Cette image de microscopie électronique à balayage (MEB) montre une vue latérale de nanofils qui ont été recouverts d'un oxyde transparent et conducteur. La lumière du soleil vient d'en haut, c'est pourquoi le contact supérieur doit être transparent pour la lumière. Le substrat est utilisé pour le contact inférieur. Crédit :Wallentin et al.
(Phys.org)—Robert F. Service a publié un Actualités et analyses pièce dans le journal Science décrivant les progrès réalisés dans le photovoltaïque à nanofils. L'une de ces innovations est décrite dans un autre article publié dans la même revue par une équipe travaillant sur la technologie des nanofils de phosphate d'indium. Dans leur papier, ils décrivent comment, en créant des fils de la taille d'un micromètre, ils ont réussi à construire une cellule solaire sans silicium capable de convertir près de 14 % de la lumière solaire entrante en courant électrique.
Des chercheurs du monde entier cherchent à créer une alternative moins chère aux cellules solaires à base de silicium, dont certains se sont concentrés sur l'utilisation de phosphate d'indium car il est plus efficace pour transformer la lumière du soleil en électricité - malheureusement, ce n'est pas très bon pour absorber la lumière du soleil. Dans cette nouvelle recherche, l'équipe s'est tournée vers la technologie des nanofils pour l'aider à faire un meilleur travail.
Cela montre une simulation informatique de l'absorption dans cinq nanofils. La lumière du soleil vient d'en haut. Les zones rouge foncé, près du sommet, ont la plus forte absorption, tandis que les zones bleu foncé ont l'absorption la plus faible. La simulation a été faite en trois dimensions, mais la figure montre une coupe transversale. Crédit :Wallentin et al.
Cela montre une image au microscope optique de quatre cellules solaires à nanofils. Chaque cellule est une nuance de violet légèrement plus claire, tandis que les zones plus sombres entre les deux sont inactives. Les zones jaunes sont des pastilles en métal doré, qui sont utilisés pour connecter les cellules solaires à une charge externe. Chaque cellule contient environ 4,5 millions de nanofils. Crédit :Wallentin et al.
L'idée est de créer une petite forêt de fils dressés au sommet d'une plate-forme, avec chaque fil de seulement 1,5 micromètre de haut et d'un diamètre de 180 nanomètres. La partie inférieure de chaque fil est dopée pour provoquer un excès de charge positive, le dessus a été dopé pour lui donner une charge négative en excès, le milieu restant neutre – le tout reposant sur un lit de dioxyde de silicium. L'équipe a provoqué une telle configuration en laissant tomber des paillettes d'or sur un lit de silicium et en ajoutant du phosphate de silicium pour faire pousser des fils qui ont été maintenus propres et droits via une gravure à l'aide d'acide chlorhydrique. Le résultat est une cellule photovoltaïque capable de convertir 13,8% de la lumière solaire entrante en électricité tout en absorbant 71% de la lumière au-dessus de la bande interdite.
Il s'agit d'une image SEM de nanofils de phosphure d'indium (InP) après croissance, montré à un angle de 30 degrés. Les nanofils mesurent environ 1,5 micron de long et 0,18 micron de diamètre, avec un entraxe de 0,47 micron (1 micron (µm) est égal à 1/1000 de millimètre, C'est, un millionième de mètre). Cela peut être comparé à la lumière du soleil, qui a la majeure partie de son énergie dans une gamme de longueurs d'onde de 0,5 à quelques microns. Les nanofils couvrent 12% de la surface vue de dessus, C'est, du point de vue du soleil. Au sommet du nanofil se trouve la particule d'or qui est utilisée comme germe pour la croissance cristalline. Crédit :Wallentin et al.
En plus d'être presque aussi efficaces que les cellules solaires traditionnelles à base de silicium, ce nouveau type de cellule peut également être plié pour permettre la mise en forme de panneaux flexibles qui permettent plus d'options lors du montage. Il permet également une plus petite surface globale. L'équipe suggère que les cellules solaires fabriquées à l'aide de cette approche pourraient être mieux utilisées dans des systèmes concentrés utilisant des lentilles, bien qu'il ne soit pas encore clair s'ils résisteraient à la chaleur intense. Il y a aussi le problème de créer les cellules à une échelle suffisamment grande pour qu'elles soient vendues dans le commerce à un coût raisonnable.
Cela montre l'efficacité photovoltaïque de cellules solaires à nanofils à bande interdite simple InP millimétriques en fonction du temps mesurée dans le cadre du projet AMON-RA financé par le 7e PC. Environ quatre millions d'InP NW contribuent au signal. La ligne est une ligne directrice pour l'œil. Cette figure donne un aperçu du développement de NWPV au sein d'AMON-RA. Une comparaison avec le développement d'efficacité record d'autres types de cellules solaires peut être faite à l'aide de ce graphique par NREL :nrel.gov/ncpv/images/efficiency_chart.jpg. Crédit :Wallentin et al.
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