De petits flocons de graphène pourraient étendre la région spectrale utilisable de la lumière dans les cellules solaires en silicium pour augmenter leur efficacité, nouvelle recherche de l'Université des sciences et technologies du roi Abdallah (KAUST), Arabie Saoudite, spectacles.

Les matériaux des cellules solaires sont devenus nettement moins chers à produire ces dernières années, encore des économies supplémentaires sont nécessaires pour rendre les technologies solaires commercialement attrayantes. La prévalence du silicium dans les cellules solaires en fait une bonne cible pour l'amélioration de l'efficacité.

"En améliorant l'efficacité des cellules solaires au silicium, nous pouvons fournir un moyen plus rentable pour la production d'énergie, " dit Jr-Hau He, professeur agrégé de génie électrique à la KAUST, qui a également dirigé l'équipe de recherche.

Les points quantiques de graphène sont de petits flocons de graphène utiles en raison de leur interaction avec la lumière. L'une de ces interactions est la conversion optique à la baisse, qui est un processus qui transforme la lumière des hautes énergies en énergie plus basse (par exemple, de l'ultraviolet au visible).

La downconversion peut être utilisée pour booster les cellules solaires. Le silicium absorbe très efficacement la lumière dans la partie visible du spectre, et apparaît donc noir. Cependant, la force d'absorption du silicium pour la lumière ultraviolette est beaucoup plus petite, ce qui signifie que moins de cette lumière est absorbée, réduisant l'efficacité des cellules solaires dans cette partie du spectre. Une façon de contourner ce problème est la conversion descendante de la lumière ultraviolette en énergies où le silicium est un absorbeur plus efficace.

Les points quantiques de graphène sont des candidats idéaux à cette fin. Ils sont faciles à fabriquer en utilisant des matériaux facilement disponibles tels que le sucre et en les chauffant ensuite avec un rayonnement micro-ondes. Alors que les points sont presque transparents à la lumière visible, ce qui est important pour transmettre cette lumière à la cellule solaire, ils sont efficaces pour convertir la lumière UV en énergies plus faibles.

Les chercheurs ont intégré les points quantiques sur un dispositif de cellule solaire en silicium. L'efficacité des cellules solaires a augmenté par rapport aux échantillons témoins. Pour qu'une technologie mature montre une nette amélioration de l'efficacité est prometteuse, car il peut être produit à l'aide d'un processus de fabrication simple.

Les cellules solaires de l'échantillon de test mesurées jusqu'à présent n'ont pas encore été optimisées pour se rapprocher des performances record observées dans le silicium. Les chercheurs prévoient donc de combiner d'autres technologies d'amélioration précédemment réalisées dans des dispositifs similaires, Il a noté.

"Nous avons utilisé avec succès des traitements d'ingénierie de surface, notamment la fabrication de nanostructures et de couches de passivation, pour améliorer la récupération de la lumière et les propriétés électriques des cellules solaires. En intégrant ces techniques toutes ensemble, nous espérons que dans les prochaines années, le record du monde pourra être battu à KAUST, " il a dit.