Propagation de la lumière dans les cellules solaires rendue visible
La lumière qui se retrouve piégée dans une cellule solaire peut-elle être observable directement ? Des scientifiques du centre de recherche Jülich ont réussi à regarder directement la propagation de la lumière dans une cellule solaire en utilisant une astuce.
Des chercheurs spécialisés dans le photovoltaïque ont travaillé sur des nanostructures périodiques qui capturent efficacement une partie de la lumière du soleil alors que d’une manière générale elle est mal absorbée.
Jusqu’à récemment, le piégeage de la lumière dans des cellules solaires nanostructurées périodiquement ne pouvait être examiné qu’en utilisant des méthodes indirectes. En effet, la lumière capturée reste invisible de l’extérieur de la cellule solaire. Cependant, la mécanique quantique par effet tunnel permet de le réaliser si un composant conducteur de lumière est amené très près de la surface de la cellule. Grâce à l’utilisation d’une pointe de fibre de verre, les chercheurs ont pu mesurer la quantité de lumière qui avait effectivement été capturée dans la cellule solaire en utilisant une méthode appelée microscopie optique en champ proche.
Le piégeage de la lumière joue un rôle important, notamment dans l’optimisation de cellules solaires en couches minces. Ce type de cellule solaire est plus facile à fabriquer et nécessite moins de matière que la cellule solaire cristalline classique, mais a l’inconvénient d’être moins performante en terme d’efficacité. La couche dans laquelle la conversion d’énergie a lieu est seulement d’un millième de millimètre d’épaisseur. Par conséquent, des longueurs d’onde dans l’infrarouge sont mal absorbées lorsque la cellule est exposée à la lumière directe du soleil.
Les couches nanostructurées périodiques permettent une meilleure absorption de la lumière incidente. Les interfaces ont pour mission de lier la lumière incidente à la couche mince de silicium.
Basée sur une nouvelle approche expérimentale, les scientifiques de l’Institut de recherche sur l’énergie et le climat au Centre de recherche de Jülich ont montré qu’il existe un lien direct entre la nature de la nanostructure, l’absorption des longueurs d’onde spécifiques de la lumière, et en particulier l’efficacité de la cellule solaire.
L’approche présentée dans la revue spécialisée Nano Letters (DOI : 10.1021 / nl503249n), ouvre également de nouvelles possibilités d’étudier des composants en nano-optiques appliquées.
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