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Posté par Redbran le Lundi 27/03/2017 à 00:00
Le diamant noir double le rendement de la concentration solaire

© PROME3THE2US2
Des chercheurs européens ont mis au point une nouvelle technologie d'énergie solaire exploitant les propriétés du diamant noir pour mieux capter les rayons du Soleil. Cette technologie devrait générer un rendement de 50 % supérieur dans les systèmes de concentration solaire.

Dans le cadre du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) PROME3THE2US2 (Production method of electrical energy by enhanced thermal electron emission by the use of superior semiconductors), financé par l'UE, des chercheurs ont mis au point (Graphie) un nouveau concept pour la génération d'énergie solaire (L'énergie solaire est l'énergie que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de manière diffuse à travers l'atmosphère. Sur Terre, l'énergie solaire est...) combinant la photogénération traditionnelle et les mécanismes d'énergie thermique (L'énergie thermique est l'énergie cinétique d'un objet, qui est due à une agitation désordonnée de ses molécules et de ses atomes. Les transferts d'énergie thermique...).

Ce processus combiné s'appelle l'émission thermoïonique renforcée par photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement interagissent, cette interaction se...) (PETE) et repose sur l'émission thermoïonique d'électrons. Les électrons sont excités par les photons intégrés au silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.) à de fortes températures. PETE peut donc être utilisé comme complément à haute température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est...) pour augmenter le rendement des dispositifs thermiques solaires.

Les chercheurs ont mis au point une nouvelle structure de conversion en semi-conducteur (Un semi-conducteur est un matériau qui a les caractéristiques électriques d'un isolant, mais pour lequel la probabilité qu'un électron puisse contribuer...) capable de convertir efficacement les rayons solaires en énergie électrique (Un apport d'énergie électrique à un système électrotechnique est nécessaire pour qu'il effectue un travail : déplacer une charge, fournir de la lumière, calculer. Ce travail est proportionnel à la quantité d'électricité.). Le système se compose d'une cathode (La cathode est une électrode siège d'une réduction, que l'on qualifie alors de réduction cathodique. Elle correspond à la borne positive (+) dans une pile électrique qui débite et à la borne négative...) absorbant les rayons, qui exploite le rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) visible pour une production photo-électronique directe, ainsi que les rayons infrarouges pour la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !). Il répartit dès lors le processus d'émission dans le PETE interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une...) et les émissions externes dans le vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.). Un écart spécifique entre les électrodes sépare la cathode d'une anode (L'anode est l'électrode où a lieu une réaction électrochimique d'oxydation (menant à la production d'électrons) par opposition à la cathode où se produit une réaction électrochimique de réduction (menant à la consommation...) à faible travail d'extraction. Le travail d'extraction représente l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) nécessaire pour qu'un électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge électrique élémentaire de signe négatif. C'est un des composants de l'atome.) quitte un solide. Pour l'anode, il doit être inférieur à celui de la cathode afin de maximiser le flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus...) électronique et donc le rendement de la conversion.

L'équipe a utilisé le diamant (Le diamant est un minéral composé de carbone (tout comme le graphite et la lonsdaléite), dont il représente l'allotrope de haute pression,...) noir dans l'électrode de la cathode. Ce matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison de propriétés particulières et mise...) résiste à de fortes températures et émet efficacement des électrons tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en absorbant des photons à des températures allant jusqu'à 1 000°C. Par ailleurs, l'équipe a ajouté des impuretés au diamant noir afin d'en améliorer les performances.

PROME3THE2US2 a contribué à la réalisation d'un système de conversion solaire très efficace, à même de répondre aux besoins du monde (Le mot monde peut désigner :) en matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière...) d'énergie. Grâce à des structures en semi-conducteur novatrices et au diamant noir, la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) peut doubler les limites de rendement de la plupart des installations photovoltaïques actuelles. Par ailleurs, ce matériau bon marché peut aussi être exploité dans d'autres applications électroniques au-delà de la technologie solaire.

Pour plus d'information voir: projet PROME3THE2US2

Source:
CORDIS-Europa
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