Des chercheurs de l’université Martin-Luther de Halle-Wittemberg (Allemagne) ont mis au point une nouvelle technologie de panneaux solaires décuplés.
Alors que la plupart des panneaux solaires actuellement utilisés reposent sur une technologie à base de silicium, des chercheurs de l’université Martin-Luther de Halle-Wittemberg (Allemagne) ont trouvé une alternative qui pourrait révolutionner le marché. Parce que leurs cellules photovoltaïques sont 1 000 fois plus puissantes. Un nouvel avis alors même que des scientifiques du MIT ont mis au point des panneaux minces à partir d’une feuille de papier.
Concrètement, l’innovation – qui a fait l’objet d’une publication dans la revue Science Advances – repose sur le principe de la ferroélectricité. Au lieu de cellules solaires à base de silicium, une couche de trois cristaux ferroélectriques est capable de produire mille fois plus d’énergie. Ce sont le titanate de baryum, le titanate de strontium et le titanate de calcium. Les titanates sont des composés inorganiques qui combinent l’oxyde de titane avec un autre oxyde. « La mise en sandwich d’un BaTiO3 ferroélectrique entre SrTiO3 paraélectrique et CaTiO3 sous une forme de super-réseau entraîne une amélioration du photocourant forte et accordable », détaille l’article scientifique.
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De l’importance du système de couches
« Le principe ferroélectrique signifie que le matériau a des charges positives et négatives séparées dans l’espace », explique le physicien Akash Bhatnagar du MLU SiLi-nano Innovation Competence Center. La séparation des charges conduit à une structure asymétrique qui permet à l’électricité d’être générée par la lumière. Sur le même sujet : Soupçon d’emploi fictif : un vice-président du RN visé par une enquête du Parquet européen. Mais, pour vraiment décupler la production d’électricité, il est important que cette couche de matériau ferroélectrique soit insérée entre deux couches paraélectriques différentes.
« Nous avons incorporé du titanate de baryum entre le titanate de strontium et le titanate de calcium », a déclaré Yeseul Yun, doctorant à l’UML et premier auteur de l’étude. Pour ce faire, nous avons vaporisé les cristaux à l’aide d’un laser de forte puissance et les avons redéposés sur des substrats porteurs. De cette manière, un matériau constitué de 500 couches d’une épaisseur d’environ 200 nanomètres a été obtenu. « [Un cheveu humain mesure environ 80 000 à 100 000 nanomètres de large, ndlr]
Une fois le prototype créé, il a été irradié avec une lumière laser pour vérifier sa puissance. Même le groupe de recherche ne s’attendait pas à une telle efficacité. Comparé au titanate de baryum pur d’épaisseur similaire, le flux de courant était jusqu’à 1000 fois plus fort. « La structure en couches surpasse les ferroélectriques purs dans toutes les plages de température », ajoute Akash Bhatnagar. Les cristaux sont également beaucoup plus durables et ne nécessitent pas de protection particulière. Cependant, les chercheurs doivent encore affiner leur étude pour pouvoir produire ces panneaux solaires à l’échelle industrielle.
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