Une nouvelle génération de cellules solaires 3D de nano-architecture

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Des chercheurs travaillant dans le domaine du photovoltaïque 3D à l’institut AMOLF, dans le parc scientifique d’Amsterdam, ont mis au point une méthode qui utilise un microscope à force atomique pour l’impression électrochimique à l’échelle nanométrique.

Selon ScienceDirect, la microscopie à force atomique est une technique de caractérisation tridimensionnelle avec une résolution inférieure au nanomètre, qui implique le déplacement d’un petit stylet de haut en bas sur une surface. Dans cette application, le stylet, une aiguille en platine de 50 nanomètres, se déplace sur la surface “comme une aiguille de plateau tournant”, indique AMOLF. L’aiguille agit comme une électrode et une petite plaque en or en crée une autre. Les deux sont en suspension dans une solution de sulfate de cuivre et, lorsque la tension est appliquée, le cuivre se dépose à l’emplacement précis où est l’aiguille.

Les détails de la technique ont été publiés dans le magazine Nanoscale. Le doctorant d’AMOLF, Mark Aarts, a pu utiliser cette technique pour épeler le nom de l’institution. Il explique qu’il peut utiliser cette technique pour dessiner “toute forme désirée sur une surface”. Et la même technique, selon l’institut, pourrait être utilisée dans la production d’une “nouvelle génération de cellules solaires de nanoarchitecture”.

Aarts a également expliqué qu’un curieux effet de «double couche», découvert au cours de ces travaux, pourrait également avoir des implications pour la conception de batteries ou de procédés d’électro-catalyse. « Une couche, de charge opposée, se forme toujours autour d’une électrode chargée. Cette double couche se forme également autour de notre aiguille et de l’électrode en or, ce qui empêche la réaction du cuivre de se produire », a-t-il expliqué. « La double couche est le facilitateur de la réaction. En touchant l’extrémité de la surface, la double couche est rompue, ce qui permet à la réaction de se dérouler localement. »

Les chercheurs décrivent la fabrication de cellules solaires utilisant cette technique comme « leur rêve » et reconnaissent que plusieurs défis demeurent avant que cela ne devienne une réalité. Parmi ces défis, l’augmentation de la hauteur des nanostructures et la combinaison des nanofils avec d’autres matériaux, structures nécessaires dans une cellule solaire. “Avec l’électrochimie, nous pouvons facilement appliquer des matériaux simultanément ou en séquence”, a déclaré Aarts.