(Phys.org) -- L'un des plus grands défis de l'industrie photovoltaïque au silicium consiste à fabriquer des cellules solaires économiquement viables. Pour atteindre cet objectif, le coût du module, qui est actuellement d'environ 1 $/watt, doit être réduit à seulement la moitié. Une grande partie de ce coût provient du silicium et des processus de fabrication coûteux souvent utilisés. Dans une nouvelle étude, une équipe de scientifiques et d'ingénieurs a démontré qu'une cellule solaire hybride recouverte de nanocônes de silicium et d'un polymère organique conducteur peut traiter les deux domaines de réduction des coûts tout en offrant d'excellentes performances.

Les chercheurs, dirigé par le professeur Yi Cui et le professeur Michael D. McGehee de l'Université de Stanford, ont publié leur étude dans un récent numéro de Lettres nano .

L'utilisation par les cellules solaires hybrides de la texturation à l'échelle nanométrique présente deux avantages :elle améliore l'absorption de la lumière et réduit la quantité de silicium nécessaire. La texturation précédente à l'échelle nanométrique des cellules solaires a impliqué des nanofils, nanodômes, et d'autres structures. Ici, les chercheurs ont découvert qu'une structure de nanocône avec un rapport hauteur/largeur (hauteur/diamètre d'un nanocône) d'environ un fournit une forme optimale pour l'amélioration de l'absorption de la lumière car elle permet à la fois une bonne antireflet (pour les courtes longueurs d'onde de la lumière) et une bonne diffusion de la lumière (pour les longues longueurs d'onde de la lumière) ).

Dans les conceptions précédentes utilisant la texturation à l'échelle nanométrique, l'espace entre les structures a été normalement trop petit pour être rempli de polymère, une deuxième couche complète est donc requise. Mais la structure de nanocône effilée démontrée ici permet au polymère d'être enrobé dans les espaces ouverts, éliminant le besoin d'autres matériaux. En formant cette structure hybride nanocône/polymère avec un simple, méthode à basse température, les coûts de traitement sont également réduits.

Après avoir testé la cellule solaire et apporté quelques améliorations, les chercheurs ont réalisé un appareil avec une efficacité de 11,1%, qui est le plus élevé parmi les cellules solaires hybrides silicium/organique à ce jour. En outre, la densité de courant de court-circuit, qui indique le plus grand courant que la cellule solaire peut générer, n'est que légèrement inférieur au record mondial d'une cellule solaire en silicium monocristallin, et très proche de la limite théorique.

En raison des bonnes performances et du traitement peu coûteux des cellules solaires hybrides silicium nanocône-polymère, les chercheurs prédisent qu'ils pourraient un jour être utilisés comme dispositifs photovoltaïques économiquement viables.

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