Toni Eichelkraut, jeune physicien de l'Université de Iéna (Thuringe, Allemagne), est le lauréat du Prix des jeunes chercheurs "Green Photonics" pour son travail de recherche "Nanostructures plasmoniques pour l'amélioration des processus de conversion ascendante". Il remporte ainsi le premier prix dans la catégorie des mémoires de recherche de niveau Master ou équivalent pour ce travail réalisé à l'
Institut de
théorie des corps solides et d'
optique et au Centre de Photonique Abbe de Iéna.
Le jeune chercheur ainsi soutenu a mis au
point des nano-antennes optiques qui peuvent selon l'Institut augmenter sensiblement l'efficacité des cellules solaires. Jusqu'à présent, celle-ci était en effet limitée du fait, entre autres, que la
lumière du
soleil ne peut pas être absorbée par le
matériau photovoltaïque en dessous d'une certaine
énergie. Cette lumière est ainsi perdue pour la cellule solaire. Le
physicien de Iéna a alors essayé d'utiliser la soi-disant "conversion ascendante", processus qui rend l'énergie de ces composantes spectrales de la lumière utilisable. "Avec la conversion ascendante, deux photons de faible énergie sont convertis en un
photon de haute énergie", précise Eichelkraut.
Photon qui peut alors être absorbé par la cellule solaire.
La conversion ascendante peut être réalisée au moyen d'erbium, une terre rare présente dans le verre ou la
céramique. Néanmoins, l'effet de la conversion au moyen d'erbium pur était plutôt modeste jusqu'à présent, et donc sans grande utilité pratique. C'est là que les nano-antennes développées par le jeune physicien entrent en jeu. Il s'agit de nanoparticules métalliques de petite taille qui captent toute la lumière présente dans le
spectre visible et celui proche de l'
infrarouge, ce qui in fine dope l'efficacité de la conversion.
"L'intérêt du travail de Toni Eichelkraut est également de montrer que le spectre des nano-antennes développées doit être adapté aux terres rares utilisées", explique Carsten Rockstuhl, professeur de nano-optique théorique à l'Institut de Iéna. C'est seulement en respectant ce principe que le mécanisme de la conversion ascendante peut se développer de manière optimale et augmenter l'efficacité des cellules solaires à un point tel que le coût de l'intégration de ces nouvelles structures devient économiquement rentable.