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En appliquant une fine couche d’oxydes métalliques, l’efficacité des cellules de panneaux solaires augmenterait significativement. C’est ce que vient de démontrer l’équipe du professeur Federico Rosei du Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l’Institut national de la recherche scientifique (INRS) qui a développé une nouvelle classe de matériaux, constituée d’éléments tels que le bismuth, le fer, le chrome et l’oxygène.
Ces matériaux « multiferroïques » absorbent le rayonnement solaire et possèdent des propriétés électriques et magnétiques uniques. Ils sont donc très prometteurs pour les technologies solaires, mais pourraient également être utiles dans des dispositifs comme les capteurs électroniques ou les lecteurs de mémoire flash. Les résultats de cette recherche font l’objet d’un article, dont le chercheur Riad Nechache est le premier auteur, publié dans la revue Nature Photonics.
L’équipe de recherche de l’INRS a découvert qu’en changeant les conditions de dépôt des couches minces de ces matériaux, on peut contrôler les longueurs d’onde de la lumière absorbée. Un empilement de trois couches de ces matériaux, d’à peine 200 nanomètres d’épaisseur au total, capte la lumière à différentes longueurs d’onde.
Ce dispositif convertit bien davantage de lumière en électricité que les essais précédents réalisés avec une seule couche du même matériau. Avec une efficacité de conversion de 8,1 % rapportée par Nechache et ses coauteurs, il s’agit d’une percée majeure dans le domaine.
À présent, l’équipe envisage d’ajouter ce revêtement aux cellules solaires traditionnelles de silicium monocristallin (actuellement disponibles sur le marché), estimant qu’il pourrait accroître l’efficacité solaire maximale de 18 % à 24 % en plus de prolonger leur longévité.
Comme cette technologie se base sur une structure et des procédés simplifiés ainsi que sur des matériaux abondants et stables, les nouvelles cellules photovoltaïques (PV) seront plus performantes, et ce, à un faible coût. En conséquence, la percée de l’équipe de l’INRS permettra éventuellement de repositionner la cellule PV à base de silicium au premier plan sur le marché très concurrentiel de l’énergie solaire.
À propos de cette publication
L’article publié dans Nature Photonics s’intitule « Bandgap tuning of multiferroic oxide solar cells». Cette recherche menée à l’Institut national de la recherche scientifique (Centre Énergie Matériaux Télécommunications, Varennes) a été réalisée par l’équipe du professeur Federico Rosei composée des chercheurs Riad Nechache, C. Harnagea, S. Li, L. Cardenas, W. Huang, J. Chakrabartty. Elle a reçu le soutien de la Fondation canadienne pour l’innovation, du MDEIE, du CRSNG, du FRQNT et de la Fondation Alexander von Humboldt. DOI : 10.1038/nphoton.2014.255
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