De nouveaux nanofils “invisibles” se cachent du soleil pour améliorer l’efficacité des cellules solaires

Des chercheurs américains ont découvert comment faire en sorte que les cellules solaires absorbent beaucoup plus de lumière solaire qu’elles ne le pouvaient auparavant, en rendant les minuscules fils qui les recouvrent invisibles.

Les cellules solaires conventionnelles sont des panneaux dotés d’une grille carrée de fils entrelacés sur leur sommet. Ces fils sont nécessaires pour conduire la charge électrique absorbée par la cellule, mais s’ils n’ont pas l’air de bloquer la capacité de la cellule à absorber la lumière du soleil, en réalité, c’est le cas – ils bloquent 5 à 10 % de la lumière qui, autrement, atteindrait la cellule. Si seulement vous pouviez faire… disparaître ces fils ? Eh bien, il semble que ce soit possible.

“Grâce à la nanotechnologie, nous avons mis au point une nouvelle méthode pour rendre le contact métallique supérieur presque invisible à la lumière entrante”, a déclaré l’un des chercheurs, Vijay Narasimhan, de l’université de Stanford. “Notre nouvelle technique pourrait améliorer considérablement l’efficacité et, par conséquent, réduire le coût des cellules solaires.”

Au lieu d’utiliser des fils classiques, l’équipe a mis au point une méthode permettant de placer un film d’or de 16 nanomètres d’épaisseur sur une feuille de silicium plate. Criblé d’un réseau de trous de taille nanométrique, le film peut être pénétré par un réseau correspondant de nanopiliers de silicium, qui font saillie à travers la couche métallique.

“Nous avons immergé le silicium et le film d’or perforé dans une solution d’acide fluorhydrique et de peroxyde d’hydrogène”, explique Thomas Hymel, l’un des membres de l’équipe, “Le film d’or a immédiatement commencé à s’enfoncer dans le substrat de silicium, et des nanopilliers de silicium sont apparus à travers les trous du film”.

L’avantage des nanopilliers, qui atteignent une hauteur de 330 nanomètres, est qu’ils remontent à travers la surface métallique réfléchissante et canalisent la lumière – et donc l’énergie – vers le substrat de silicium situé en dessous.

Ce système, qui est décrit dans ACS Nano, ne constitue peut-être pas techniquement une invisibilité, mais le résultat final – rediriger la lumière à travers le métal – est presque le même, du moins du point de vue des gains énergétiques.

Et ces gains sont considérables : “Dans notre meilleure conception, près des deux tiers de la surface peuvent être recouverts de métal, alors que la perte de réflexion n’est que de 3 %”, a déclaré Narasimhan. “Avoir autant de métal pourrait augmenter la conductivité et rendre la cellule beaucoup plus efficace pour convertir la lumière en électricité.”

Les chercheurs espèrent que leur feuille de nanofils pourrait faire passer l’efficacité des cellules solaires conventionnelles de 20 à 22 %, mais ils prévoient de tester leur conception sur une cellule en fonctionnement pour voir comment elle se comporte dans le monde réel.

nous les appelons des “contacts cachés”, car le métal se dissimule dans l’ombre des nanopiliers de silicium”, explique Ruby Lai, étudiant diplômé, “Peu importe le type de métal que vous y mettez. Il sera quasiment invisible à la lumière entrante.”