Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'Université de St Andrews pourrait annoncer une avancée majeure dans le développement des cellules solaires.

L'utilisation efficace de l'énergie solaire pour la production d'électricité est considérée comme vitale pour réduire les émissions de dioxyde de carbone, une cause du réchauffement climatique.

La recherche de St Andrews, dirigé par le professeur John Irvine, a démontré que les nanoparticules de précision atomique appelées nanoclusters ou nanoparticules moléculaires sont capables de couper un photon de haute énergie en deux photons de plus faible énergie, qui pourrait profiter au développement du photovoltaïque de troisième génération, la conversion directe de la lumière en électricité au niveau atomique.

Les résultats sont publiés aujourd'hui (1er août 2017) dans la revue scientifique Communication Nature .

L'efficacité d'une cellule solaire à jonction unique idéale est limitée à 30 % pour équilibrer l'absorption de la lumière et l'énergie des paires électro-trous excitées. La découpe d'un photon de haute énergie en deux photons de près de la moitié de l'énergie pourrait offrir la perspective de dépasser la limite d'efficacité car elle augmentera le nombre de porteurs de charge et l'utilisation efficace des rayons lumineux de haute énergie dans le spectre solaire.

La génération de deux photons de basse énergie à partir d'un photons de haute énergie a été observée dans les boîtes quantiques et les ions lanthanides en raison du confinement des excitons et du transport des porteurs de charge des voisins.

Maintenant, l'équipe dirigée par St Andrews a démontré que les nanoclusters dans l'halogénure de bismuth hybride organique-inorganique peuvent également être utilisés pour la séparation d'un photon de haute énergie avec les nanoclusters, ce qui pourrait apporter des avancées dans les cellules solaires car elles sont disposées dans un cristallin en vrac. matériau qui peut être traité à partir d'une solution.

Le professeur Irvine a déclaré :« On s'attend à ce que cette étude stimule l'étude des matériaux avec des nanoclusters ou des matériaux hybrides organiques-inorganiques de faible dimension pour les dispositifs photoniques et cette sous-unité atomique précise dans les matériaux cristallins pourrait faciliter la préparation et le traitement de particules de taille nanométrique. car ils sont contrôlés par la structure cristalline intrinsèque du matériau."