Energie solaire : une avancée majeure pour la recherche

Environnement
Energie solaire : une avancée majeure pour la recherche

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/72107.htm

Des chercheurs de l’université de Lund viennent de publier dans la revue Science des travaux qui ouvrent de nouvelles perspectives pour l’énergie solaire. Leurs résultats montrent que les nanofils – structures unidimensionnelles semblables à de longs cheveux, mais mille fois plus fines, et poussant perpendiculairement à la surface d’un substrat – pourraient être utilisés pour fabriquer des cellules photovoltaïques efficaces et peu coûteuses. Magnus Borgström, chercheur en physique des semi-conducteurs et partie prenante de cette étude, souligne que c’est la première fois que l’utilisation de ces nanofils apparaît comme une alternative valable.

La recherche dans ce domaine s’est fortement développée mais jusqu’à présent l’efficacité réduite des nanofils en terme d’absorption de la lumière, avec un maximum à 10%, représentait un facteur limitant. Les 13,8% obtenus par Magnus Borgström et de ses collègues vont changer la donne.

Cette équipe développe un nouveau type de cellules solaires à partir de réseaux de nanofils conçus pour absorber une plus large part du spectre lumineux. L’objectif est de produire des cellules capables de fournir significativement plus de puissance par unité de surface que les cellules photovoltaïques actuelles (voir encadré en bas). Les nanofils utilisés sont constitués d’un semi-conducteur, le phosphure d’indium, et sont arrangés au sein d’un espace de quelques millimètres carrés seulement qui peut comprendre jusqu’à quatre millions de fils. Ils agissent comme des antennes qui absorbent la lumière du soleil et génèrent un courant. Le diamètre des fils est essentiel : c’est de lui que dépend l’absorption des photons. Une dizaine de nanomètres de différence suffit à altérer le fonctionnement.

Les résultats publiés par l’équipe de Lund montrent que leurs nanofils peuvent générer des flux de même niveau que les cellules classiques en couvrant une surface bien plus réduite. Cette recherche a été conduite dans le cadre d’un projet financé par l’Union européenne baptisé AMON-RA et coordonné par Knut Deppert, professeur de physique à l’Université de Lund. L’équipe vient de recevoir un nouveau financement de l’Agence de l’énergie suédoise (Energimyndigheten) de neuf millions de couronnes suédoises sur quatre ans et va poursuivre ces travaux afin d’augmenter encore l’efficacité de ces cellules.

Ces nouvelles cellules ne sont encore que des prototypes de laboratoire mais la compagnie SolVoltaics a été créée en 2008 pour introduire cette technologie sur le marché. A terme, l’idée est de pouvoir utiliser cette technologie dans de grandes infrastructures photovoltaïques situées dans le sud des Etats-Unis ou de l’Espagne et en Afrique.

La recherche sur l’énergie solaire est très productive en Suède. De nombreux travaux sont notamment en cours sur la photosynthèse artificielle (http://redirectix.bulletins-electroniques.com/RiCsm) et le stockage de l’énergie solaire (http://redirectix.bulletins-electroniques.com/U78Z6).

Différentes technologies pour capter l’énergie solaires :

Les cellules solaires en silicone qui sont actuellement utilisées pour produire de l’électricité dans les maisons sont assez peu coûteuses mais elles ne sont capables d’utiliser qu’une quantité limitée de la lumière : un seul matériau ne peut absorber qu’une fraction du spectre lumineux. Un axe de recherche parallèle à celui des nanofils consiste à combiner différents matériaux semi-conducteurs afin de capturer un spectre plus large. Le problème de cette technologie est que ces matériaux sont extrêmement chers et ne peuvent donc être utilisés que pour des applications spécifiques telles que les satellites ou les avions militaires. Ce n’est pas le cas des nanofils. Leur dimension très réduite permet de combiner le même genre de matériaux plus facilement et à moindre prix, tout en permettant d’obtenir une efficacité élevée. Le procédé de fabrication est également moins complexe.

Sources :
– Article : Jesper Wallentin et al., InP Nanowire Array Solar Cells Achieving 13.8% Efficiency by Exceeding the Ray Optics Limit, Science, published online 17 January 2013 – http://redirectix.bulletins-electroniques.com/2BXnM
– Communiqué de presse de l’Université de Lund : http://redirectix.bulletins-electroniques.com/XtpIq
– Article dans le journal NyTeknik : http://redirectix.bulletins-electroniques.com/RxbKc

Rédacteurs :
Lucie Debroux – lucie.debroux@diplomatie.gouv.fr/sciences@ambafrance-se.org

Origine :
BE Suède numéro 36 (30/01/2013) – Ambassade de France en Suède / ADIT – http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/72107.htm

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