Une équipe interdisciplinaire de chercheurs de l'UC Davis et de l'UC Santa Cruz adopte une nouvelle approche de l'énergie solaire, celui qui promet de conduire à une rupture technologique. En utilisant des nanoparticules de germanium, silicium et autres matériaux, les chercheurs espèrent produire des cellules solaires bien plus efficaces que l'état de l'art actuel.

Le projet a récemment reçu 1,5 million de dollars sur trois ans de la National Science Foundation.

Les cellules solaires conventionnelles fonctionnent toutes sur le même principe de "un photon dans, un électron sortant, " a déclaré Gergely Zimanyi, professeur de physique à UC Davis et chercheur principal sur la subvention NSF. En d'autres termes, une particule de lumière, ou photon, frappe la cellule solaire et génère un électron pour produire un courant électrique.

L'efficacité — énergie consommée par rapport à l'énergie absorbée — d'une cellule solaire fonctionnant selon ce principe est plafonnée à un maximum théorique de 31 %. Mais en construisant des cellules solaires à partir de nanoparticules extrêmement petites, les chercheurs de l'UC visent à générer plusieurs électrons pour chaque photon, portant l'efficacité maximale à entre 42 et 65 pour cent.

Le paradigme à un photon entrant/plusieurs électrons sortants a été démontré au Laboratoire national de Los Alamos, Zimanyi a déclaré – mais le groupe Los Alamos n'a pas construit de cellule solaire fonctionnelle basée sur ce paradigme. L'équipe UC Davis/UC Santa Cruz comprend des scientifiques expérimentés dans la fabrication de cellules solaires à partir de nanoparticules, donnant l'espoir que le groupe sera en mesure de construire une cellule solaire pleinement fonctionnelle et bien optimisée à partir de nanoparticules de germanium et de silicium, il a dit.

Les membres de l'équipe sont :Zimanyi; les professeurs de chimie de l'UC Davis Susan Kauzlarich et Delmar Larsen; Professeur Giulia Galli, qui détient une nomination conjointe en physique et chimie; Professeur Zhaojun Bai, Département de mathématiques et d'informatique; Debashis Paul, professeur au Département de statistique; et Susan Carter, professeur de physique à l'UC Santa Cruz.

La nature interdisciplinaire de l'équipe était cruciale pour le financement de la proposition, dit Zimanyi. "NSF a demandé un effort de collaboration entre les sciences des matériaux, chimie et sciences mathématiques, " il a dit.

Zimanyi, Galli et Bai mèneront des études théoriques et de modélisation informatique, avec Paul fournissant une expertise statistique; Le laboratoire de Kauzlarich synthétisera les nouvelles nanoparticules, Le groupe de Larsen les caractérisera et le laboratoire de Carter à l'UCSC développera un dispositif fonctionnel. Un prototype de cellule a déjà été construit avant d'obtenir la subvention et a montré une efficacité d'environ 8 pour cent, ce que Zimanyi a décrit comme un résultat très encourageant compte tenu des ressources limitées nécessaires à sa construction.

L'équipe collaborera avec le California Solar Energy Collaborative, qui est basé à UC Davis et dirigé par Pieter Stroeve, professeur de génie chimique et de science des matériaux. L'équipe prévoit également un effort de sensibilisation, principalement via sa page Web publique :www.solarwiki.ucdavis.edu/.