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Posté par Adrien le Vendredi 21/03/2008 à 00:00
Des cellules photovoltaïques "Arc en Ciel"
A l'University of Notre Dame, dans l'Indiana aux Etats-Unis, un groupe de chercheurs dirigé par Dr Prashant V. Kamat a mis au point des cellules photovoltaïques en combinant des quantum dots semiconducteurs de différentes tailles et des nanotubes de TiO2 à la place des semiconducteurs classiquement utilisés, les rendant beaucoup plus efficaces. L'étude, soutenue par l'Office of Basic (En programmation, BASIC est un acronyme pour Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code. qui désigne une famille de langages de programmations de haut niveau.) Energy Sciences du Department of Energy est publiée dans le Journal of the American Chemical Society.

Les scientifiques utilisent ces quantum (En physique, un quantum (mot latin signifiant « combien » et qui s'écrit « quanta » au pluriel) représente la plus petite mesure indivisible, que ce...) dots de Cadmium (Le cadmium est un élément chimique de symbole Cd et de numéro atomique 48.) Selenide (CdSe) semiconducteurs plutôt que d'autres matériaux car ils présentent l'unique avantage d'absorber certaines longueurs d'ondes de la lumière, en fonction de leur taille: les quantum dots plus petits vont absorber des longueurs d'ondes plus courtes, les plus grands vont en absorber de plus longues. En combinant plusieurs types de Quantum dots de CdSe, les chercheurs peuvent donc créer des cellules photosensibles qui absorbent un plus grand spectre de lumière et sont par là même plus efficaces. L'équipe a arrangé ces quantum dots en motif ordonné sur la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière...) d'un film d'épaisseur nanométrique, et y ont intégré des nanotubes de dioxyde de Titane (Le dioxyde de titane est une substance composée d'oxygène et de titane.) (TiO2). Les quantum dots absorbent les 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...) et produisent des électrons qui sont alors transportés par les nanotubes et collectés par une électrode, produisant ainsi le "photocourant".

Outre l'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome...) de longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans...) particulières, les chercheurs ont remarqué que la taille des quantum dots a une influence sur la performance, en faisant l'expérience avec quatre types de ces nanoparticules (entre 2,3 et 3,7 nm de diamètre, elles présentent des pics d'absorption à des longueurs 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...) situées entre 505 et 580 nm). Les plus petits quantum dots peuvent convertir plus rapidement les photons en électrons, quand les plus larges absorbent un plus grand pourcentage (Un pourcentage est une façon d'exprimer une proportion ou une fraction dans un ensemble. Une expression comme « 45 % » (lue...) de photons. Les quantum dots de 3nm de diamètre offrent le meilleur compromis. Après le développement de la première cellule photovoltaïque composée de différents types de quantum dots, les chercheurs prévoient pour les prochaines étapes de leur recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) de créer des cellules "arc en ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.)", en superposant des couches de quantum dots en fonction de leur taille: sur la couche externe (  Ne pas confondre couche de valence et valence), les plus petits absorbent le bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise...), et la lumière rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) (longueur d'onde plus grande) passe à travers cette couche pour atteindre la couche 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...) composée des quantum dots les plus larges qui absorbent le rouge, créant ainsi un gradient d'absorption "arc en ciel", tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en combinant les effets de conversion rapide des petits quantum dots et de taux d'absorption important des quantum dots plus larges.

Les cellules photosensibles actuelles en silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.) ont une efficacité de 15 à 20%, le reste est perdu en chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !). Kamat prévoit une efficacité plus importante avec ces nouveaux types de cellules photovoltaïques "arc en ciel", qui pourrait facilement dépasser les 30%.

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Source: BE Etats-Unis numéro 115 (14/03/2008) - Ambassade de France aux Etats-Unis / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/ ... /53560.htm