Les cristaux ferroélectriques peuvent augmenter l’effet photovoltaïque jusqu’à 1000 XNUMX fois lorsqu’ils sont disposés périodiquement dans un réseau composé de trois matériaux différents. La découverte de l'Université Martin Luther de Halle-Wittenberg (MLU) pourrait augmenter considérablement l'efficacité des cellules solaires.
D'où vient cette découverte ?
Les chercheurs étudient actuellement l’utilisation de matériaux alternatifs aux cellules solaires à base de silicium, car ceux-ci ont une efficacité limitée. L'un de ces matériaux est le titanate de baryum, un oxyde mixte de baryum et de titane, qui possède des propriétés ferroélectriques. "Cela signifie qu'il a des charges positives et négatives spatialement séparées", explique le Dr. Akash Bhatnagar, physicien au Centre de Compétence en Innovation SiLi-nano du MLU. « Cela crée une structure asymétrique capable de générer de l’électricité à partir de la lumière. Contrairement au silicium, les cristaux ferroélectriques n’en ont pas besoin jonction pn pour créer l'effet photovoltaïque. Cela facilitera la production de panneaux solaires.
L’essentiel de l’actualité est-il là ? Vous pourriez même être tenté de résumer l’intégralité de l’article par « le titanate de baryum est l’option la plus intéressante pour l’avenir des cellules solaires ». Mais il y a plus. Le titanate de baryum pur n'absorbe pas beaucoup de lumière solaire et génère donc un photocourant relativement faible. C’est là qu’interviennent les recherches de Martin Luther qui viennent d’être publiées dans la revue « Science Advances » (je te le mets en lien ici): démontre que la combinaison de couches extrêmement minces de différents matériaux augmente considérablement le rendement de l'énergie solaire. Les chercheurs ont créé des couches cristallines alternées de titanate de baryum, titanate de strontium et titanate de calcium.
Pour obtenir un résultat optimal, il est nécessaire de combiner un matériau ferroélectrique avec un paraélectrique. Le matériau paraélectrique, même s'il n'a normalement pas de charges séparées, peut devenir ferroélectrique dans certaines circonstances, comme à des températures très basses ou avec de petits changements dans sa composition chimique.
Akash Bhatnagar
Des panneaux solaires jusqu'à 1000 fois plus puissants ?
Le nouveau matériau a été soumis à des mesures photoélectriques sous irradiation de lumière laser, et le résultat a été surprenant : le flux de courant était jusqu'à 1.000 XNUMX fois supérieur à celui du titanate de baryum pur d'épaisseur similaire, malgré le pourcentage de titanate de baryum comme composant photoélectrique principal. réduit de près des deux tiers.
Les couches de ce « réseau » ainsi obtenu interagissent entre elles de manière à augmenter fortement la capacité de conduction des électrons, c'est-à-dire leur capacité à se déplacer facilement. Cet effet a été obtenu grâce à l'excitation de photons lumineux. Les résultats des mesures ont également démontré que cet effet est très stable dans le temps, ayant conservé sa consistance pendant une période de six mois.
Et maintenant?
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre exactement les causes de l’effet photoélectrique unique observé dans la structure en couches. Cependant, le Dr Bhatnagar est convaincu que le potentiel démontré par ce nouveau concept peut être utilisé pour révolutionner les futurs panneaux solaires : cette structure en couches présente des performances supérieures dans toutes les plages de température par rapport aux ferroélectriques purs. De plus, les cristaux utilisés sont nettement plus durables et ne nécessitent pas d’emballage spécial.
Si elle se confirmait, l'extraordinaire capacité des nouvelles cellules solaires basées sur ce nouveau système à transformer l'énergie solaire en électricité serait une véritable révolution dans le monde de l'énergie. PV, et les énergies renouvelables en général. Traversons tout ce qui est traversable !
