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Posté par Redbran le Jeudi 19/10/2017 à 12:00
Un éclairage semi-conducteur efficace

© GLASS to POWER
Une équipe de l'UE a résolu certains des problèmes rencontrés par les éclairages à semi-conducteurs (SSL, pour solid-state lighting). En ajustant les propriétés des nanocristaux, l'équipe a créé un dispositif d'éclairage bon marché et parfaitement efficace.

L'éclairage compte pour plus de 20 % de la consommation électrique et pourtant les technologies actuelles sont inefficaces et dispendieuses. En revanche, l'éclairage à semi-conducteurs, basé sur les nanocristaux, est efficace à 100 % mais son développement est confronté à toute une série de problèmes.

Le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de...) EDONHIST (‘Electronic' doped colloidal nanocrystal heterostructures with designed interfacial composition: Towards the development (Development est une revue scientifique bimensuelle à comité de lecture couvrant tous les champs de la génétique évolutive du développement allant de la biologie cellulaire,...) of new nano-device concepts for lighting and energy technologies), financé par l'UE, a donc abordé certaines de ces questions. L'équipe a travaillé sur le potentiel de confinement des hétérostructures nanocristallines et le dopage électronique. Les chercheurs ont étudié les propriétés structurales et optiques des nanocristaux afin de développer un dispositif d'éclairage à semi-conducteurs qui soit efficace, bon marché et pratique.

Les membres de l''équipe ont développé de nouveaux protocoles de synthèse de points quantiques à fonction d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière. Une onde...) ayant une composition interfaciale commandée. Cette approche réduit ainsi le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) de croissance des nanocristaux sans affecter leurs propriétés optiques. Les chercheurs ont également étudié de nouveaux matériaux photophysiques. Cette étape a permis de démontrer un nouveau mécanisme antibunching (dégroupement de photons) et clarifié l'influence des surfaces et des interfaces sur les propriétés optiques.

Les chercheurs ont exploité ces points quantiques dans quatre applications pratiques. L'une de ces applications concerne des concentrateurs solaires luminescents transparents de grande taille - le principal résultat du projet. Ce concentrateur (En général, un concentrateur (en anglais, hub - cette traduction est souvent utilisée en français, mais c'est un anglicisme) est le nœud central d'un réseau...) solaire luminescent s'appuie sur des points quantiques colloïdaux sans métaux lourds et des nanoparticules de silice en bande indirecte. Le dernier prototype de concentrateur solaire ne subit ainsi aucune perte optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) grâce à la réabsorption orientée de la luminescence (La luminescence est une émission de lumière dite "froide", par opposition à l'incandescence qui elle est chaude.).

Le dispositif démontre par conséquent une efficacité de conversion record, supérieure à 3 % malgré sa grande surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et...) et sa haute transparence (Un matériau ou un objet est qualifié de transparent lorsqu'il se laisse traverser par la lumière. Cette notion dépend de la longueur d'onde de la lumière :...) (70 % de transmission). Ces nouveaux concentrateurs apparaissent comme de bons candidats pour des éléments photovoltaïques intégrés comme les fenêtres.

Les simulations prévoyaient que la performance optique du LSC devait augmenter en fonction de la largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit la mesure la plus étroite de sa face. En géométrie plane, la largeur...) et de l'épaisseur. Les résultats donnent une puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) optique maximale en sortie de 70 W. Une telle puissance est obtenue en utilisant des dalles multiples d'un mètre carré chacune dans lesquelles les points quantiques optimisés seraient intégrés.

Ces travaux ont généré la publication de 22 documents dans des revues à comité de lecture et trois demandes de brevets. En s'appuyant sur ces brevets, les partenaires du projet ont créé une société dérivée pour industrialiser et commercialiser les fenêtres photovoltaïques développées dans le cadre d'EDONHIST.

Une nouvelle technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) d'éclairage hautement efficace en sera l'aboutissement. Le produit commercialisable se composera essentiellement de panneaux de verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile (cassant) et transparent au rayonnement visible. Le plus souvent, le verre est constitué d’oxyde de...) plats émettant de la lumière.

Pour plus d'information voir: Final Report Summary - EDONHIST ('Electronic’ DOped colloidal Nanocrystal Heterostructures with designed Interfacial composition: towards the development of new nano-device conceptS for lightning and energy Technologies)

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Source: CORDIS-Europa
 
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