Les pertes d'énergie dans les cellules solaires à nanofils peuvent être considérablement réduites en « nettoyant » la surface des cellules avec une méthode de gravure spéciale. Cela a été démontré par des chercheurs de l'Université de technologie d'Eindhoven (TU/e), Delft University of Technology et Philips dans un article publié aujourd'hui dans la revue Lettres nano . La cellule solaire a un rendement de 11,1%, le plaçant juste en dessous du record du monde actuel, mais il a été atteint avec beaucoup moins d'utilisation de matériel. Il s'agit de la dernière avancée dans le développement rapide de ce type de cellule solaire ces dernières années.

La cellule solaire à nanofils est un type de cellule relativement nouveau dans lequel un faisceau de fils semi-conducteurs, chacun avec une épaisseur d'environ 100 nanomètres (1 nanomètre est un millionième de mètre), capter la lumière et la convertir en électricité. De grandes avancées ont été faites dans le développement de ce type de cellule solaire ces dernières années, et les rendements obtenus augmentent rapidement d'environ 5 % par an – une croissance bien plus forte que celle des technologies de cellules solaires concurrentes.

Surface relativement grande

Un grand avantage des nanofils minces est le besoin considérablement réduit de matériau semi-conducteur coûteux, ce qui signifie qu'ils peuvent être produits à faible coût. Cependant, un inconvénient est leur grande surface par rapport au volume - et la surface est exactement là où les imperfections du matériau entraînent des pertes d'énergie élevées.

Gravure Piranha

Dans la parution en Lettres nano les chercheurs, dirigé par prof.dr. Erik Bakkers et Dr. Jos Haverkort, décrire une méthode pour rendre la surface des nanofils de phosphure d'indium beaucoup plus lisse, avec moins d'imperfections. Pour ce faire, ils utilisent une méthode de gravure qu'ils ont eux-mêmes développée – appelée « gravure piranha » – dans laquelle la surface est « nettoyée » par une réaction chimique.

Augmentation de l'efficacité

Leur cellule solaire atteint un rendement de 11,1% - légèrement moins que le record mondial actuel de 13,8% qui a été atteint plus tôt cette année par un groupe de suédois, Des chercheurs allemands et chinois utilisent des nanofils faits du même matériau. Cependant, les nanofils des chercheurs néerlandais ne sont que 40 % aussi épais. Étant donné que l'efficacité diminue normalement à mesure que les fils deviennent plus minces, le rendement attendu ne devrait être que d'environ 4,5 %. Ce qui signifie que le « travail de nettoyage » donne en fait une augmentation significative de l'efficacité.

65% d'efficacité

Les chercheurs voient des opportunités d'augmenter encore l'efficacité dans un avenir proche avec peu d'utilisation supplémentaire des ressources. « En faisant varier l'épaisseur des nanofils et en améliorant l'empilement des cristaux qu'ils contiennent, nous pensons pouvoir bientôt approcher une efficacité de 20%", dit Bakkers. A plus long terme, il devrait même en théorie être possible d'atteindre des rendements de 65 % en empilant plusieurs sous-cellules.