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Cellules solaires au silicium noir pour capturer plus de lumière
Dans la quête de générer plus d'énergie à partir de cellules solaires, de nombreux scientifiques ont l'œil sur la lumière infrarouge.
L'explosion d'un laser spécialement réglé en présence de gaz sulfureux modifie la texture des cellules solaires pour absorber la lumière infrarouge. Crédit : Fraunhofer
Environ un quart de l'énergie de la lumière du soleil est essentiellement perdue dans les cellules solaires, car elles ne peuvent pas convertir la lumière du spectre infrarouge en électricité. Cela a conduit à un domaine de recherche actif dans ce qu'on appelle le silicium noir, dans lequel la surface des cellules solaires en silicium est modifiée pour absorber plutôt que réfléchir la lumière infrarouge.
L'institut de recherche allemand Fraunhofer a déclaré avoir développé un moyen de doubler l'efficacité du silicium noir. Si elle est intégrée à la fabrication photovoltaïque existante, la technique pourrait améliorer l'efficacité des cellules au silicium, qui est en moyenne d'environ 17 %, de 1 %. Selon le coût que la technologie ajouterait, cela pourrait aider à réduire le coût de l'énergie solaire.
Le silicium noir est fabriqué en frappant des cellules solaires avec des lasers en présence de gaz sulfureux pour modifier la texture des cellules. Cela structure la surface et intègre des atomes de soufre dans le réseau de silicium, faisant apparaître le matériau traité noir, explique Stefan Kontermann, qui dirige le groupe de recherche Nanomaterials for Energy Conversion à l'Institut Fraunhofer, dans un déclaration .
Les chercheurs de Fraunhofer ont amélioré l'efficacité du silicium noir en contrôlant l'impulsion laser qui entraîne les atomes de soufre dans la cellule de silicium. Changer la position du soufre réduit la quantité d'énergie infrarouge nécessaire pour exciter les électrons afin qu'ils soient convertis en électricité. Il crée effectivement un niveau d'énergie intermédiaire où plus de lumière infrarouge est capable de produire de l'électricité. Nous avons utilisé les impulsions laser pour modifier le soufre incrusté afin de maximiser le nombre d'électrons pouvant monter tout en minimisant le nombre pouvant redescendre, explique Kontermann.
Les chercheurs ont fabriqué un prototype de dispositif et espèrent développer un algorithme pour déterminer au mieux comment les impulsions laser doivent être modifiées pour changer le niveau d'énergie du soufre. Fraunhofer a déclaré qu'il avait l'intention de créer une entreprise dérivée pour commercialiser la recherche afin que les fabricants puissent fabriquer des cellules solaires en tandem avec du silicium normal et noir.
Le National Renewable Energy Laboratory du Colorado a développé un traitement chimique pour améliorer les performances du silicium noir, qui a été autorisé par Technologie Natcore (voir Le silicium noir rend les cellules solaires moins chères).