(Phys.org) — Des chercheurs en ingénierie de l'Université de l'Arkansas ont atteint le rendement le plus élevé jamais atteint dans une cellule solaire de 9 millimètres carrés en arséniure de gallium. Après avoir recouvert les cellules de la taille d'un bouton de manchette d'une fine couche d'oxyde de zinc, l'équipe de recherche a atteint une efficacité de conversion de 14 pour cent.

Un petit réseau de ces cellules - aussi peu que neuf à 12 - génère suffisamment d'énergie pour les petites diodes électroluminescentes et autres dispositifs. Mais la modification de surface peut être agrandie, et les cellules peuvent être emballées dans de grands réseaux de panneaux pour alimenter de gros appareils tels que des maisons, satellite, ou même un vaisseau spatial.

L'équipe de recherche, dirigé par Omar Manasreh, professeur de génie électrique, a publié ses conclusions dans Lettres de physique appliquée et le numéro d'avril 2014 de Matériaux d'énergie solaire et cellules solaires .

Une alternative au silicium, l'arséniure de gallium est un semi-conducteur utilisé pour fabriquer des circuits intégrés, diodes électroluminescentes et cellules solaires. La modification de surface, obtenu par synthèse chimique de couches minces, nanostructures et nanoparticules, supprimé la réflexion du soleil afin que la cellule puisse absorber plus de lumière. Mais même sans le revêtement de surface, les chercheurs ont pu atteindre une efficacité de 9 % en manipulant le matériel hôte.

"Nous voulons augmenter l'efficacité des petites cellules, " dit Yahia Makableh, doctorant en électrotechnique. "Avec ce matériel spécifique, le maximum théorique est de 33 pour cent d'efficacité, nous avons donc du travail à faire. Mais nous progressons. La beauté de l'oxyde de zinc est qu'il est bon marché, non toxique et facile à synthétiser."

Makableh a déclaré que la modification de surface pourrait également être appliquée à d'autres cellules solaires, y compris ceux constitués de points quantiques à l'arséniure d'indium et à l'arséniure de gallium. Les cellules solaires constituées de ces matériaux peuvent atteindre une efficacité de conversion de 63 %, ce qui les rendrait idéales pour le développement futur de cellules solaires.

Makableh a utilisé l'équipement et l'instrumentation dans le laboratoire de recherche en optoélectronique du College of Engineering, qui est dirigé par Manasreh. Les chercheurs du laboratoire cultivent et fonctionnalisent des semi-conducteurs, revêtements antireflet nanostructurés, surfaces autonettoyantes et nanoparticules métalliques à utiliser dans les cellules solaires. Leur objectif ultime est de fabriquer et de tester des dispositifs photovoltaïques avec une plus grande efficacité de conversion de l'énergie solaire.

Manasreh se concentre sur les propriétés optoélectroniques expérimentales et théoriques des semi-conducteurs, super-réseaux, nanostructures et dispositifs associés.