Des nanofils corrodés pour des cellules solaires ultralégères : quand la corrosion crée l’interaction

Des chercheurs du Centre pour la nanointégration de l’Université de Duisburg-Essen (CNIDE – Rhénanie du Nord – Westphalie) ont mis au point une méthode permettant d’améliorer le contact entre le coeur et l’enveloppe des nanofils ultraperformants d’arséniure de gallium (GaAs).

Les nanofils ultraperformants d’arséniure de gallium (GaAs) sont considérés comme très prometteurs pour l’avenir des cellules solaires à jonction. Déjà dans les années 1990, la taille importante des panneaux solaires composés de gallium était compensée par leur poids très léger. Ces derniers avaient connu quelques succès pour des applications dans l’aérospatial. Le progrès des nanotechnologies permet aujourd’hui de poursuivre les recherches sur les atomes de gallium et de mieux comprendre leurs complexités.

Constitué d’un coeur chargé négativement et d’une enveloppe chargée positivement, les nanofils de GaAs aux propriétés très absorbantes (90% du rayonnement solaire contre 60% pour les cellules en couches de silicium), présentent la difficulté de la mise en contact du noyau avec l’enveloppe. En effet, ceux-ci sont séparés d’une distance d’environ 170nm. Si les nanotechnologies permettent de jouer sur le processus de croissance et par exemple de grossir le noyau jusqu’à ce qu’il se rapproche au maximum de l’enveloppe, il ne semble pas possible qu’il parvienne à toucher celle-ci. Il faut donc développer d’autres nanofils, disposés radialement pour connecter le coeur à l’enveloppe. Au cours de ses travaux de thèse, le chercheur Christoph Gutsche a développé une méthode permettant d’agir dans l’interface entre le noyau et l’enveloppe pour créer une couche intermédiaire permettant l’interconnexion. En introduisant de l’acide phosphorique au niveau de l’enveloppe et de l’acide chlorhydrique dans la couche intermédiaire, le chercheur a obtenu deux réactions de corrosions qui stoppent là où l’autre réaction commence : le noyau est désormais connecté à l’enveloppe.

Ce nanofil radial de GaAs est le premier reproductible à grande échelle, et pourrait bien créer une petite révolution pour les cellules solaires. Les résultats du CNIDE ont été publiés dans la revue « Advanced Functional Materials » [1]. Le potentiel d’amélioration réside désormais à la surface du nanofil de GaAs, qui en demeurant trop réactive pourrait diminuer la circulation du courant électrique. L’équipe du CNIDE, dirigée par Franz-Josef Tegude, se veut pourtant optimiste et pense pouvoir améliorer rapidement le rendement de son nanofil.

 

Pour en savoir plus, contacts :

– [1] Etude complète, publiée dans la revue « Advanced Functional Materials » (2011-20) (anglais) :
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201101759/abstract
– CNIDE, Université de Duisburg-Essen (allemand) : http://www.uni-due.de/cenide/news_one.php?id=498
– Christoph Gutsche, chercheur au CNIDE – tél. : 0049 203 379-3394 – email : christoph.gutsche@uni-due.de

 

Sources :

« UDE: Durchbruch in Solarzellenentwicklung – Strom aus ultraleichten Nanodrähten », dépêche idw, communiqué de presse de l’Université de Duisburg-Essen – 10/02/2012 – http://idw-online.de/de/news463075

 

Rédacteurs :

Edith Chezel, edith.chezel@diplomatie.gouv.fr – https://www.science-allemagne.fr