impianto fotovoltaico

Un nouveau matériau quantique photovoltaïque record atteint une efficacité de 190 %

Le matériau quantique révolutionnaire développé à l'Université de Lehigh, qui pourrait transformer le monde des cellules solaires grâce à une efficacité quantique externe de 190 %

Vous êtes-vous déjà demandé jusqu'où la technologie peut aller dans l'efficacité des cellules solaires ? Comment serait-il possible de dépasser les limites déjà connues et d’établir de nouveaux records dans le domaine des énergies renouvelables ? Des laboratoires de Université Lehigh Une découverte arrive aux États-Unis qui pourrait faire exactement cela, grâce à l'ingéniosité des physiciens Srihari Kastuar Et Chinedu Ekuma: un innovant matériau quantique ce qui pourrait révolutionner les performances des cellules solaires.

Ce matériau, composé d'atomes de cuivre pris en sandwich entre des couches bidimensionnelles de séléniure de germanium Et sulfure d'étaina été utilisé comme couche active dans un prototype de cellule solaire, démontrant une absorption solaire moyenne de 80 %, une génération significative de porteurs photoexcités et une efficacité quantique externe (EEQ) record de 190%. Ce résultat dépasse largement la limite d’efficacité théorique de Shockley-Queisser pour les matériaux à base de silicium, propulsant le domaine des matériaux quantiques pour le photovoltaïque vers de nouveaux sommets.

Il est essentiel de distinguer l’efficacité quantique externe (EQE) de l’efficacité de conversion, plus communément associée aux performances solaires. L'EQE mesure le rapport entre les électrons contribuant à un courant dans un circuit externe et les photons incidents à une longueur d'onde donnée. Alors que dans les cellules solaires traditionnelles l'EQE peut atteindre un maximum de 100 %, des innovations récentes ont permis de surmonter ce seuil, certains matériaux générant plus d’un électron pour chaque photon à haute énergie. Le travail de Kastua et Ekuma établit une nouvelle norme dans l'industrie avec un EQE supérieur à 100 %.

Technologie de cellule solaire à bande moyenne

Le duo de physiciens a basé ses travaux sur des cellules solaires à bande intermédiaire (IBSC), une technologie de pointe qui promet de transformer la production d’énergie propre. Ces systèmes permettent d'exciter les porteurs de la bande de valence vers la bande de conduction non seulement directement, mais également via des niveaux d'énergie intermédiaires créés spécifiquement au sein de la structure électronique du matériau. Ce processus bidimensionnel pourrait déclencher la génération de plusieurs excitons à partir d'un seul photon, comme l'expliquent Kastuar et Ekuma sur Avancées scientifiques.

Les chercheurs ont exploité les lacunes de Van der Waals, de minuscules espaces entre des couches bidimensionnelles, pour insérer des atomes de cuivre entre le séléniure de germanium et le sulfure d'étain. Cette technique de «intercalation» nous a permis d’optimiser les propriétés photovoltaïques du matériau, ce qui en fait un excellent candidat pour les cellules solaires à haut rendement de nouvelle génération. Selon Ekuma, ces cellules joueront un rôle essentiel pour répondre à la demande énergétique mondiale croissante.

Source: Avancées scientifiques

A lire également