Une nouvelle méthode de construction de cellules solaires spéciales pourrait augmenter considérablement leur efficacité. Non seulement les cellules sont constituées de couches minces, ils sont également constitués de nanoblocs spécialement agencés. Cela a été démontré dans une nouvelle étude menée par une équipe de recherche internationale dirigée par l'Université Martin Luther de Halle-Wittenberg (MLU), qui a été publié dans la revue scientifique Lettres nano .

Les cellules solaires disponibles dans le commerce sont principalement constituées de silicium. « Sur la base des propriétés du silicium, il n'est pas possible de dire que leur efficacité peut être augmentée indéfiniment, " dit le Dr Akash Bhatnagar, un physicien du Center for Innovation Competence (ZIK) "SiLi-nano" à MLU. Son équipe de recherche étudie donc l'effet photovoltaïque dit anormal qui se produit dans certains matériaux. L'effet photovoltaïque anormal ne nécessite pas de jonction p-n qui sinon permet la circulation du courant dans les cellules solaires au silicium. La direction du courant est déterminée au niveau atomique par la structure cristalline asymétrique des matériaux correspondants. Ces matériaux sont généralement des oxydes, qui présentent des avantages cruciaux :ils sont plus faciles à fabriquer et nettement plus durables. Cependant, ils n'absorbent souvent pas beaucoup de lumière solaire et ont une résistance électrique très élevée. "Afin d'utiliser ces matériaux et leur effet, il faut des architectures cellulaires créatives qui renforcent les avantages et compensent les inconvénients, " explique Lutz Mühlenbein, auteur principal de l'étude.

Dans leur nouvelle étude, les physiciens ont introduit une nouvelle architecture cellulaire, un soi-disant nanocomposite. Ils étaient soutenus par les équipes de la Bergakademie Freiberg, l'Institut Leibniz de modification de surface à Leipzig et l'Université hindoue de Banaras en Inde. Dans leur expérience, les chercheurs ont empilé des couches simples d'un matériau typique de seulement quelques nanomètres d'épaisseur les unes sur les autres et les ont décalées avec des bandes d'oxyde de nickel perpendiculaires. "Les bandes agissent comme une voie rapide pour les électrons qui sont générés lorsque la lumière du soleil est convertie en électricité et qui sont destinés à atteindre l'électrode de la cellule solaire, " explique Bhatnagar. C'est précisément le transport qui serait autrement entravé par les électrons devant traverser chaque couche horizontale individuelle.

La nouvelle architecture a en fait multiplié par cinq la puissance électrique de la cellule. Un autre avantage de la nouvelle méthode est qu'elle est très facile à mettre en œuvre. "Le matériau forme lui-même cette structure souhaitée. Aucune condition extérieure extrême n'est nécessaire pour le forcer dans cet état, " dit Mühlenbein. L'idée, pour laquelle les chercheurs ont maintenant fourni une première étude de faisabilité, pourrait également être appliqué à des matériaux autres que l'oxyde de nickel. Des études de suivi doivent maintenant examiner si et comment de telles cellules solaires peuvent être produites à l'échelle industrielle.