Il s'agit d'un diagramme de points quantiques. Crédit :Université de Toronto
Pensez à ces plats, les panneaux solaires vitreux sur le toit de votre voisin sont le summum de la technologie solaire ? Détrompez-vous.
Des chercheurs du département de génie électrique et informatique Edward S. Rogers Sr. de l'Université de Toronto ont conçu et testé une nouvelle classe de nanoparticules sensibles au soleil qui surpasse l'état de l'art actuel en utilisant cette nouvelle classe de technologie.
Cette nouvelle forme de solide, nanoparticules photosensibles stables, appelés points quantiques colloïdaux, pourrait conduire à des cellules solaires moins chères et plus flexibles, ainsi que de meilleurs capteurs de gaz, lasers infrarouges, diodes électroluminescentes infrarouges et plus. L'oeuvre, dirigé par le chercheur post-doctoral Zhijun Ning et le professeur Ted Sargent, a été publié cette semaine dans Matériaux naturels .
La collecte de la lumière solaire à l'aide de ces minuscules points quantiques colloïdaux dépend de deux types de semi-conducteurs :de type n, qui sont riches en électrons; et de type p, qui sont pauvres en électrons. Le problème? Lorsqu'il est exposé à l'air, les matériaux de type n se lient aux atomes d'oxygène, renoncer à leurs électrons, et se transformer en p-type. Ning et ses collègues ont modélisé et démontré un nouveau matériau colloïdal de type n à points quantiques qui ne lie pas l'oxygène lorsqu'il est exposé à l'air.
Le maintien simultané de couches stables de type n et p augmente non seulement l'efficacité de l'absorption de la lumière, il ouvre un monde de nouveaux dispositifs optoélectroniques qui capitalisent sur les meilleures propriétés de la lumière et de l'électricité. Pour la personne moyenne, cela signifie des satellites météorologiques plus sophistiqués, télécommandes, communication par satellite, ou des détecteurs de pollution.
Dr Zhijun Ning dans le laboratoire, tenant un film recouvert de points quantiques colloïdaux. Crédit :Roberta Baker
"C'est une innovation matérielle, c'est la première partie, et avec ce nouveau matériau, nous pouvons construire de nouvelles structures d'appareils, " a déclaré Ning. " L'iodure est presque un ligand parfait pour ces cellules solaires quantiques avec à la fois un rendement élevé et une stabilité de l'air - personne n'a montré cela auparavant. "
Le nouveau matériau hybride de type n et p de Ning a atteint une efficacité de conversion de l'énergie solaire jusqu'à huit pour cent, parmi les meilleurs résultats rapportés à ce jour.
Il s'agit d'une photo des co-auteurs Zhijun Ning (à gauche) et Oleksandr Voznyy (à droite) examinant un film recouvert de points quantiques colloïdaux. Crédit :Roberta Baker
Mais l'amélioration des performances n'est qu'un début pour cette nouvelle architecture de cellules solaires à base de points quantiques. Les petits points puissants peuvent être mélangés à des encres et peints ou imprimés sur de minces, surfaces souples, comme les bardeaux de toiture, réduisant considérablement le coût et l'accessibilité de l'énergie solaire pour des millions de personnes.
"Le domaine du photovoltaïque à points quantiques colloïdaux nécessite une amélioration continue des performances absolues, ou efficacité de conversion de puissance, " dit Sargent. " Le champ s'est déplacé rapidement, et continue d'avancer vite, mais nous devons nous efforcer d'amener les performances à des niveaux commercialement convaincants."
