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Posté par Adrien le Lundi 17/11/2008 à 00:45
Revêtement de cellules solaires: une absorption quasi parfaite !
Une équipe de chercheurs du Rensselaer Polytechnic Institute, aux Etats-Unis, dirigée par le physicien Shawn Yu Lin, a démontré l'efficacité d'un nouveau revêtement de cellules solaires qui améliore grandement l'absorption de l'énergie lumineuse. Ce revêtement antiréflexion presque parfait absorbe tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) le spectre lumineux, des rayons ultraviolets aux infrarouges, et ceci quel que soit l'angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) d'incidence.


Profil du revêtement antiréflexion (image SEM)

Une cellule photovoltaïque classique en silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.) peut absorber 67,4% de la lumière du soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et composée...) qui l'atteint, ce qui signifie que quasiment un tiers de cette lumière est réfléchie et donc irrécupérable. D'un point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) économique, le potentiel ainsi perdu représente une barrière à la prolifération solaire. Pour récupérer tous les photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique....) du spectre solaire, il faut faire en sorte que la réflexion des rayons incidents (réflexion Fresnel) à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière...) d'une cellule solaire soit éliminée. Le revêtement nanostructuré multicouches conçu par l'équipe du Rensselaer Polytechnic Institute permet 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 qui fait une transition entre deux niveaux d'énergie...) quasi totale (96,21%) de l'énergie lumineuse qui atteint sa surface, et ceci pour toutes les longueurs d'ondes du spectre: l'équipe de chercheurs a mesuré une réflexion Fresnel allant de seulement 1% à 6%, sur le spectre 400nm à 1600nm. Le revêtement de Lin absorbe plus de 95% de la lumière sous une plage (La géomorphologie définit une plage comme une « accumulation sur le bord de mer de matériaux d'une taille allant des sables fins aux blocs ». La plage ne se limite donc pas aux étendues de...) angulaire (par rapport à la normale au revêtement) de 0 à 60°, soit un cône de 120°.

Le revêtement est composé de sept couches nanostructurées pour s'approcher d'un profil d'indice de réfraction continu: le contrôle précis de la porosité de ces différentes couches permet d'atteindre des indices de réfraction allant de n=1.09 à n=2.6, comme on peut le voir sur l'image prise au microscope à balayage électronique. Chaque couche a une épaisseur particulière, les couches inférieures étant les plus fines et ayant l'indice de réfraction le plus élevé, respectivement entre 69 nm et 156 nm d'épaisseur et entre n=2.6 et n=1.09 d'indice. Les deux couches inférieures sont en dioxyde de Titane (Le dioxyde de titane est une substance composée d'oxygène et de titane.) (TiO2). Les trois couches centrales sont une combinaison (Une combinaison peut être :) de dioxyde de Silicium (SiO2) et de TiO2 pour ajuster l'indice de réfraction. Les deux couches supérieures sont faites de nano-bâtons obliques de SiO2, accrochés au substrat par dépôt chimique en phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) vapeur (). En effet, l'équipe démontre que le gradient d'indice et les bâtons obliques de la dernière couche permettent de minimiser drastiquement la réflexion Fresnel pour toutes les longueurs d'ondes et angles d'incidences, ce qui diffère totalement des traditionnels revêtements antiréflexion quart d'ondes.

D'après Shawn Lin, ce nouveau revêtement peut être appliqué à presque tous les matériaux photovoltaïques, y compris les multijonctions III-V et Cadmium (Le cadmium est un élément chimique de symbole Cd et de numéro atomique 48.) Telluride même s'il reste à en améliorer la robustesse. Néanmoins, les résultats obtenus sont prometteurs: l'efficacité de conversion a été améliorée de 22,2% entre un revêtement classique quart 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 transporter de matière.) et le revêtement sept couches avec gradient d'indice.

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Source: BE Etats-Unis numéro 142 (14/11/2008) - Ambassade de France aux Etats-Unis / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/ ... /56662.htm
Illustration: Rensselaer / Shawn Lin
 
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