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Créer des cellules solaires efficaces à partir d'éléments abondants
Le Laboratoire des matériaux semiconducteurs (LMSC) de la Faculté des sciences et techniques de l’ingénieur, dirigé par Anna Fontcuberta i Morral, a récemment publié un article sur le potentiel du phosphure de zinc, un semi-conducteur composé d'éléments terrestres, pour la production de cellules solaires.
Ces dernières années, le phosphure de zinc a suscité un intérêt croissant en tant que semi-conducteur pour les cellules solaires, à la fois en raison de ses propriétés fonctionnelles et de l'abondance mondiale de zinc et de phosphore. Le LMSC vient de publier un article dans la revue Solar Energy Materials and Solar Cells décrivant un premier dispositif de cellule solaire fabriqué à partir d'oxyde de zinc en hétérojonction avec du phosphure d'indium. Ce dispositif présente un rendement supérieur à 4 %, un résultat qui, selon Anna Fontcuberta i Morral, confirme le potentiel du phosphure de zinc en tant que « matériau de l'avenir ».
Dans son étude, le LMSC a examiné les mécanismes de recombinaison dominants dans le film en utilisant différentes techniques pour identifier les facteurs clés qui sous-tendent son efficacité. Ils ont notamment constaté qu'une collecte réduite des porteurs à l'avant du phosphure de zinc était responsable de la collecte réduite des photons à haute énergie. Cette découverte a permis aux chercheurs de proposer des règles de conception améliorées pour les cellules solaires à hétérojonction à base de phosphure de zinc de la prochaine génération.
Ces résultats sont le fruit du projet Consolidator Grant du Fonds national suisse de la recherche scientifique d'Anna Fontcuberta i Morral, lancé en 2015, et le début du projet Horizon Europa Pathfinder SOLARUP, soulignant l'importance des collaborations avec l'Europe pour l'innovation.
Rajrupa Paul, Stefan W. Tabernig, Joel Reñé Sapera, Julien Hurni, Anja Tiede, Xinyun Liu, Djamshid A. Damry, Vanessa Conti, Mahdi Zamani, Simon Escobar Steinvall, Mirjana Dimitrievska, Esther Alarcon-Lladó, Valerio Piazza, Jessica Boland, Franz-Josef Haug, Albert Polman, Anna Fontcuberta i Morral. Carrier generation and collection in Zn3P2/InP heterojunction solar cells. Solar Energy Materials and Solar Cells, Volume 256, 2023, 112349, ISSN 0927-0248,
https://doi.org/10.1016/j.solmat.2023.112349.