Une équipe d’experts en énergie solaire de l’Institut interdisciplinaire d’innovation technologique (3IT), membre de l'UMI-LN2 / CNRS 3463, a développé une avenue prometteuse liée à la fabrication d’une nouvelle génération de cellules solaires. Les résultats de leurs travaux sont publiés dans la prestigieuse revue Nature Communications.

À l’heure actuelle, en raison des coût élevés des matériaux et du rendement énergétique, le photovoltaïque représente à peine 2 % de la production mondiale d’électricité. Une équipe de recherche composée de Youcef Bioud, Richard Arès, Dominique Drouin et Abderraouf Boucherif, avait pour ambition de trouver un moyen de réduire les coûts des cellules solaires tout en maintenant un rendement raisonnable. L’objectif ultime : rendre accessible à un plus large public l’utilisation de panneaux solaires comme source d’énergie.

Procédé ingénieux

Pendant sa thèse, le doctorant Youcef Bioud s’est penché sur la possibilité d’utiliser un type de matériaux novateurs, à base de germanium nanoporeux, dans les cellules photovoltaïques multi jonctions. « Notre approche est basée sur la réduction de la quantité des matériaux dont la disponibilité est limitée. Nous proposons de déposer sur un support mécanique une couche très fine de Germanium d’environ 2 µm. C’est-à-dire l’équivalent de 100 fois moins l’épaisseur d’une feuille de papier pour absorber l’essentiel de l’énergie lumineuse », résume-t-il.

Cette opération très complexe constituait un défi scientifique et technologique de taille, notamment en raison des défauts engendrés par le procédé qui dégradent les performances des cellules solaires. L’équipe a découvert une façon ingénieuse de contourner la problématique. « Les résultats sont très encourageants! Nous pouvons économiser jusqu’à 50 % du prix des cellules solaires à base de matériaux semi-conducteurs III-V avec une efficacité supérieure à 40 %, tout en se conformant aux normes de l’industrie », explique Youcef Bioud.

En discussion avec différents partenaires industriels, l’équipe souhaite notamment transférer cette technologie dans l’industrie du secteur des énergies renouvelables. Un dossier qui sera à suivre.

À propos de l'étude
L’article intitulé « Uprooting defects to enable high-performance III–V optoelectronic devices on silicon » a été publié dans la revue Nature Communications le 20 septembre  2019. Pour réaliser les travaux de recherche, l’équipe a collaboré avec des sommités internationales, notamment de l’Université Paris-Sud ainsi que de l’Université de Warwick. Ont également participé à l’étude : Maksym Myronov, Ali Soltani, Gilles Patriarche, Mourad Jellite et Nadi Braidy.