La physique quantique au service des cellules photovoltaïques

L'efficience des cellules photovoltaïques pourrait augmenter sérieusement à l'aide d'un concept quantique ne faisant pas l'unanimité, les générations multi-exciton.

L’école des Mines du Colorado et l’un de ses chercheurs, Mark Lusk, ont effectué une étude tendant à prouver que la taille des boites quantiques (les fameux « quantum dots », nanocristal composé de semi-conducteur, se comportant comme un puits de potentiel, minimum local d’énergie potentielle, capable d’absorber de la lumière et confinant les électrons dans un espace restreint) aurait une influence significative dans les transferts d’énergie se produisant de ces dernières aux électrons, les valeurs expérimentales tendant à montrer que les petites boites quantiques sont plus efficaces que les grandes.

Les chercheurs ont remis au goût du jour, à l’aide de leurs résultats, le principe décrié des générations multi-exciton (MEG), la possibilité qu’un électron ayant un pic d’absorption d’énergie lumineuse, l’exciton, restitue cette énergie à plus d’un électron. Il est aisé de comprendre qu’alors, avec la même quantité d’énergie lumineuse absorbée, on obtiendrait plus d’électricité.

Mark Lusk, pour mettre en lumière la relation existant entre le taux de MEG et la taille des points quantiques, s’est appuyé sur le cluster (« grappe de serveurs ») de la National Science Foundation (NSF), une agence gouvernementale américaine et indépendante, le gouvernement montrant un intérêt plus qu’appuyé concernant les applications de cette découverte. Selon lui, « nous pouvons désormais concevoir des matériaux nanostructurés qui génèrent plus d’un exciton à partir d’un seul photon de lumière, mettant à profit une grande partie de l’énergie qui serait autrement considérée comme de la chaleur provenant de la cellule photovoltaïque. »

Il faut donc comprendre que ces résultats contribueront efficacement à l’élaboration de cellules bien plus efficaces que celles utilisées jusqu’à présent, et que les panneaux solaires intégrant ces cellules verraient leur efficacité augmenter. Il reste toutefois du chemin à parcourir avant une éventuelle exploitation commerciale, une nette disparité étant observée selon les résultats.

Par Moonzur Rahman

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