Une nouvelle génération de semi‑conducteurs devrait révolutionner l'énergie photovoltaïque et l'éclairage

Publié par Redbran le 11/03/2019 à 14:00
Source: © Union européenne, [2019] / CORDIS

© QUANTUM LOOP
Des scientifiques ont découvert les propriétés quantiques originales d'une nouvelle classe de matériaux hybrides. Leur étude pourrait déboucher sur une gamme de nouvelles applications pour les dispositifs.

Le domaine des semi‑conducteurs a connu une révolution, modifiant la manière dont est utilisée la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) avec différents dispositifs optoélectroniques. Il s'agit de composants indispensables pour des applications avec des systèmes d'affichage (L' affichage désigne l'application d'une surface de papier script dans un lieu public(et non du...) LED (télévisions, ordinateurs, téléphones portables) et des cellules solaires. Dans une étude récente, des chercheurs ont apporté de nouvelles perspectives sur la classe émergente de semi‑conducteurs organiques‑inorganiques hybrides qui pourraient transformer l'éclairage et la récupération d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...).

En partie soutenus par le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a...) QUANTUM (En physique, un quantum (mot latin signifiant « combien » et qui s'écrit...) LOOP financé par l'UE des scientifiques ont examiné une classe de semi‑conducteurs appelés pérovskites organiques‑inorganiques d'halogénure (HOIP). Leurs conclusions ont été publiées dans la revue "Nature Materials". Selon un communiqué de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de Technologie de Géorgie les HOIP sont écoénergétiques et "faciles à produire et à utiliser."

Dans ce même communiqué, le professeur Carlos Silva, de l'École technique de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) et de biochimie (La biochimie est la discipline scientifique qui étudie les réactions chimiques ayant lieu...) de Géorgie, met en avant les avantages des HOIP en déclarant qu'ils "sont fabriqués en utilisant des températures basses et traités en solution." Il ajoute: "Leur fabrication requiert bien moins d'énergie, et vous pouvez fabriquer de grandes fournées." Le communiqué explique également: "Il faut des températures élevées pour fabriquer la plupart des semi‑conducteurs en petites quantités, et ils sont rigides à appliquer sur les surfaces, mais les HOIP pourraient être peints pour faire briller les LED, les lasers ou même les vitres des fenêtres, de n'importe quelle couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes...), en allant de l'aigue‑marine au fuchsia (Les fuchsias sont un genre de plantes de la famille des Onagracées, originaires...). L'éclairage avec des HOIP peut nécessiter très peu d'énergie, et les marqueurs des panneaux solaires pourraient renforcer l'efficacité de l'énergie photovoltaïque et réduire considérablement les coûts de production." Cet article fait référence aux HOIP comme "un sandwich de deux couches de réseaux cristallins inorganiques avec quelques matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) organiques entre elles."

Des processus d'émission de lumière

Les semi‑conducteurs des dispositifs optoélectroniques convertissent l'énergie électrique (Un apport d'énergie électrique à un système électrotechnique est nécessaire pour qu'il...) en lumière et la lumière en énergie. Les chercheurs se sont focalisés sur les processus impliqués dans la production de lumière. "L'astuce pour qu'un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) émette de la lumière est, d'une manière générale, d'appliquer de l'énergie aux électrons dans le matériau, pour leur faire faire un saut quantique à partir de leurs orbites autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) et pour qu'ils émettent ensuite cette énergie sous la forme de lumière lorsqu'ils font un saut en arrière vers les orbites qu'ils ont quittées."

Il est indiqué: "Des semi‑conducteurs établis peuvent piéger des électrons dans des zones du matériau qui limitent strictement l'amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) de mouvement des électrons, et ensuite appliquer l'énergie à ces zones pour leur faire faire des sauts quantiques à l'unisson afin d'émettre une lumière utile lorsqu'ils font un saut en arrière à l'unisson." Dans le cas de nouveaux semi‑conducteurs hybrides, "les propriétés excitoniques sont très stables à température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) ambiante", contrairement aux semi‑conducteurs conventionnels, pour lesquels ces propriétés "sont seulement stables à des températures extrêmement froides", selon le professeur Silva.

Le communiqué explique: "Un électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge...) possède une charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...) négative, et une orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps...) qu'il quitte après avoir été excité par de l'énergie représente une charge positive appelée “trou d'électron”. L'électron et le trou peuvent tournoyer l'un autour de l'autre en formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de...) une sorte de particule, ou quasi‑particule, imaginaire appelée exciton." Le professeur Silva insiste sur le fait que l'énergie de liaison, ou l'attraction positive‑négative avec un exciton, est "un phénomène à énergie très élevée, ce qui le rend parfait pour l'émission de lumière." Le communiqué résume également la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il...) menant à la formation d'autres quasi‑particules, les biexcitons et les polarons.

Le projet QUANTUM LOOP (Quantum Light Spectroscopy of Polariton (Les polaritons sont des quasiparticules issues du couplage fort entre une onde lumineuse et une...) Lasers) a été fondé pour "mettre au point (Graphie) la base de connaissance indispensable sur la photo‑physique à travers de nouvelles spectroscopies optiques" comme indiqué sur CORDIS. Le projet présente "une perspective sur le long terme de création de lasers à polaritons viables sur le plan industriel et intégrant les pérovskites."

Pour plus d'informations, veuillez consulter: projet QUANTUM LOOP
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