Les cellules solaires à points quantiques, la dernière révolution dans l'énergie solaire

Cette technologie de nanoparticules « points quantiques », appliquée de manière innovante aux cellules solaires, a établi un nouveau record mondial de conversion de l’énergie solaire en électricité.

Alors que la technologie solaire sera à nouveau un investissement sûr en matière d’installation d’énergie renouvelable en 2020, l’innovation dans ce secteur ne sera pas en reste. La technologie des points quantiques, appliquée aux cellules solaires, repose sur un type de nanoparticules connues sous le nom de « quantum dots » et a établi un nouveau record mondial de conversion de l’énergie solaire en électricité pour un usage humain. Les cellules solaires à points quantiques fonctionnent comme une « peau flexible » sur des surfaces dures, comme celles que l’on trouve sur un panneau solaire standard, selon un communiqué de presse d’Europa Press. Selon Lianzhou Wang, le professeur de l’Université du Queensland (Australie) qui a dirigé la recherche, ces types de points quantiques sont « flexibles et imprimables » par rapport aux matériaux « rigides et coûteux » actuellement utilisés dans la production de cellules photovoltaïques. Wang prévoit également que ce nouveau matériau pourrait ouvrir une vaste gamme d’applications potentielles, y compris la possibilité de l’utiliser comme « une peau transparente pour alimenter des voitures, des avions, des maisons et des technologies portables ».

Malgré toutes ces merveilles et avantages, cette technologie des points quantiques a dû faire face à un défi majeur, à savoir que sa surface est rugueuse et instable. Cela n’a pas empêché l’équipe de recherche d’améliorer de 25 % le précédent record d’efficacité de conversion du soleil en électricité.

Que sont les quantum dots?

En termes généraux, les points quantiques sont une structure microscopique (nanostructure) semi-conductrice qui permet de piéger le mouvement dans les trois directions spatiales des électrons au sein de la bande de conduction et des vides de la bande de valence ou des excitons (paires de liaisons d’électrons de la bande de conduction et des vides de la bande de valence). Cette technologie, déjà présente dans des domaines allant de l’énergie à la biomédecine (où elle est utilisée pour détecter différentes cellules, remplaçant les développeurs chimiques actuels grâce à ses propriétés lumineuses), apparaît maintenant dans les photovoltaïques via les cellules solaires, où ses propriétés sont utilisées pour absorber les rayons du soleil. En particulier, leur bande interdite (la différence d’énergie entre le sommet de la bande de valence et le bas de la bande de conduction), qui peut être « ajustée » en fonction du niveau d’énergie, en fait une solution attrayante pour les technologies de cellules solaires multi-jonctions, où différents matériaux à bande interdite convergent pour améliorer l’efficacité de la collecte de l’énergie solaire. C’est quelque chose que les matériaux qui sont maintenant courants, comme le silicium ou le séléniure de cuivre, ne permettent pas. En effet, c’est ce qui les rend si spéciaux.

Vous souhaitez en savoir plus ? Voici une vidéo intéressante sur les points quantiques :