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Des scientifiques de l'Université de Pennsylvanie créent des cellules solaires à partir d'un matériau inhabituel - des dichalcogénures bidimensionnels conventionnels de métaux de transition (DPM). Ces matériaux ont une efficacité relativement faible pour convertir la lumière en électricité, mais ils sont cent fois plus légers que les panneaux photo en silicium modernes. Pour l'espace, le faible poids est un avantage décisif. Mais il reste encore du travail à faire sur les panneaux avec DPM.
L'épaisseur du film DPM ne dépasse pas quelques atomes. C'est plusieurs ordres de grandeur plus mince que la couche de silicium ou d'arséniure de gallium dans les panneaux photo modernes. Cela permettra de rendre les cellules solaires DPM cent fois plus légères ou plus. Pour étendre la présence humaine dans l'espace – en orbite, sur les lunes et d'autres planètes – le poids du fret transporté depuis la Terre sera critique. Le temps viendra, et le silicium dans l'énergie spatiale devra être abandonné. Et puis, les chercheurs en sont sûrs, viendra l'âge d'or des panneaux photoélectriques légers constitués de dichalcogénures de métaux de transition.
Cependant, les matériaux DPM présentent un inconvénient important. Tous les échantillons de photocellules créés à ce jour sur leur base ont démontré une efficacité ne dépassant pas 5%. En termes de poids, c'est toujours mieux que le silicium, mais dans le cas idéal, l'efficacité du matériau prometteur doit être augmentée, ce qui, par exemple, peut se faire en optimisant la structure de la cellule photoélectrique. C'est exactement ce que les scientifiques de l'Université de Pennsylvanie ont fait et obtenu un succès tangible - ils ont proposé une structure de cellule DPM avec une efficacité de 12 %.
Il convient de préciser que l'efficacité déclarée a été atteinte sur le modèle numérique de la cellule photoélectrique. Les chercheurs ont décidé de commencer non pas par des expériences, mais par la modélisation, ce qui a un certain sens - c'est moins cher et plus rapide de cette façon. Mais sur la base du modèle numérique et des méthodes développées, les experts sont convaincus qu'eux-mêmes ou leurs collègues seront en mesure de présenter des échantillons physiques de cellules solaires à partir de dichalcogénures de métaux de transition avec une efficacité d'au moins 10 % dans les quatre à cinq prochaines années. .
Le secret du développement, dont les scientifiques ont parlé dans le dernier numéro du magazine Device, réside dans la structure multicouche de l'élément (film sur film, lorsque de nombreuses re-réflexions de photons commencent à fonctionner), ainsi que dans la conception des électrodes, qui permet de contrôler efficacement les excitons - les principaux éléments actifs des structures DPM bidimensionnelles. Mais tout cela est encore sur papier. Nous attendons la mise en œuvre pratique.
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