Vers des rendements photovoltaïques de 33% avec les nanofils

De récentes découvertes des chercheurs de l’EPFL (Lausanne), sur de petits filaments appelés «nanofils» laissent entrevoir la fabrication de panneaux solaires captant 12 fois plus de lumière mais nécessitant 10 000 fois moins de matière. Malgré leur taille minuscule, les nanofils recèlent un incroyable potentiel de production d’énergie. «Ils captent beaucoup plus de lumière que prévu», explique Anna Fontcuberta i Morral, qui vient de publier sa découverte dans Nature Photonics. Les nanofils sont de très petits filaments, capables dans ce cas d’absorber la lumière. Leur diamètre est de l’ordre du millionième de millimètre (20 à 100 nanomètres), soit jusqu’à 1 000 fois plus fins qu’un cheveu humain, ou comparable à celui d’un virus. Doté des propriétés électroniques adéquates, le nanofil devient une mini-cellule solaire qui transforme la lumière en courant électrique. Anna Fontcuberta i Morral et son équipe ont développé une cellule solaire à nanofils utilisant l’arséniure de gallium, un matériau sensiblement plus efficace que le traditionnel silicium. Ils ont découvert que cette cellule à nanofils a l’étonnante propriété d’absorber jusqu’à 12 fois plus de lumière qu’une cellule conventionnelle. Or davantage de lumière, c’est davantage d’énergie. Disposé sur un plan vertical, le nanofil agit comme une sorte d’entonnoir à lumière: malgré un diamètre infime, de quelques centaines de nanomètres, il absorbe les rayons du jour comme s’il état 12 fois plus gros. Les performances mesurées du prototype d’Anna Fontcuberta sont d’ores et déjà 10% plus élevées que le seuil théorique des panneaux solaires conventionnels à matériau unique. Le rendement pourrait être encore amélioré par une optimisation des dimensions des nanofils, de la qualité de l’arséniure de gallium et des contacts électriques. Les dispositifs photovoltaïques à nanofils ouvrent de nouvelles perspectives pour la production d’énergie. En pratique, un réseau de nanofils pourrait atteindre un rendement effectif de 33%, contre un maximum de 20% pour les panneaux conventionnels actuellement sur le marché.www.epfl.ch