De nouveaux nanofils ultra-propres produits au Nano-Science Center, L'Université de Copenhague jouera un rôle central dans le développement de nouvelles cellules solaires et électroniques à haut rendement à l'échelle nanométrique. Doctorant Peter Krogstrup, Institut Niels Bohr, en collaboration avec de nombreux chercheurs de renom et la société SunFlake A/S, est derrière la percée. Les nouvelles découvertes ont récemment été publiées dans la prestigieuse revue NanoLettres .

Les nanofils sont des structures unidimensionnelles aux propriétés électriques et optiques uniques – une sorte de blocs de construction, que les chercheurs utilisent pour créer des dispositifs à l'échelle nanométrique.

Dans les années récentes, il y a eu de nombreuses recherches sur la façon dont les nanofils peuvent être utilisés comme éléments constitutifs dans le développement de cellules solaires. L'un des enjeux est de maîtriser la production de nanofils. Les nouveaux nanofils ultra-propres font partie de la solution. Ils sont cultivés sans l'utilisation d'une catalyse métallique comme l'or, qui a tendance à détruire la structure électronique par ailleurs parfaite que possèdent les nanofils, les rendant ainsi moins utiles.

"Les fils ultra-propres sont développés sur un substrat de silicium avec une couche extrêmement fine d'oxyde naturel. L'élément Gallium, qui fait partie du matériau de nanofil, réagit avec l'oxyde et fait de petits trous dans la couche d'oxyde, et ici le gallium s'accumule en petites gouttelettes de quelques nanomètres d'épaisseur. Ces gouttelettes capturent l'élément Arsenic - l'autre matériau du nanofil et par un effet auto-catalytique démarre la croissance des nanofils sans interférence d'autres substances", explique Peter Krogstrup. La percée est le résultat d'un an de travail en lien avec son doctorat.

Contrôle de la culture des nanofils

De nombreuses expériences avec différentes conditions de croissance ont sensibilisé les chercheurs à la physique derrière la formation des nanofils. Un nanofil se compose normalement de segments cristallins hexagonaux et cubiques, mais les nouveaux nanofils ne sont constitués que d'une structure cristalline cubique parfaite. Cela signifie que le chemin des électrons à travers le fil n'est pas affecté et subit ainsi moins de perte d'énergie, ce qui conduit à une efficacité plus élevée.

« Cette meilleure compréhension du processus de croissance nous permet de contrôler la culture des nanofils et les fils propres sont le point de départ de mes travaux actuels pour développer une cellule solaire à haut rendement basée sur des nanofils. Avec ces résultats, nous nous rapprochons de cet objectif. ", explique Peter Krogstrup, soulignant que ses nanofils sont développés sur un substrat de silicium.

"Le substrat est moins cher que les substrats alternatifs que de nombreux autres chercheurs utilisent. C'est important car il s'agit finalement d'obtenir le plus d'énergie possible pour le moins cher possible", explique Peter Krogstrup, dont les recherches sont menées en collaboration avec la société SunFlake A/S, qui est situé au Nano-Science Center de l'Université de Copenhague. L'entreprise travaille au développement des cellules solaires du futur à base de nanostructures de gallium et d'arsenic.

« Nous sommes très heureux que Peter ait fourni de si bons résultats si tôt dans le projet de recherche », déclare le PDG de SunFlake A/S Morten Schaldemose.