Développement de capteurs solaires à base de germanium nanostructuré

David Barba, Institut National de la Recherche Scientifique (INRS), Varennes, QC, Canada

L’avenir de la filière photovoltaïque est étroitement lié au développement de capteurs solaires dont l’efficacité de conversion thermodynamique dépasse la limite de Shockley-Queisser. Pour franchir ce seuil maximum théorique, établi autour de 31 % dans le cas d’une cellule au silicium à simple jonction, une solution consiste à exploiter les propriétés quantiques de matériaux nanostructurés propices à la Génération d’Excitons Multiples (GEM). Cette dernière permet de récupérer sous forme de courant électrique une partie de l’énergie thermiquement dissipée dans la bande de conduction. Mais si la GEM laisse entrevoir des gains d’efficacité de plus de 44 % dans le silicium nanostructuré, son exploitation à des fins d’applications pratiques se heurte à la réalisation de nanocristallites répondant à des caractéristiques géométriques, d’uniformité et de densité, très particulières et souvent contraignantes. Le cas de nanocristaux de silicium (nc-Si) et de germanium (nc-Ge) enfouis dans une matrice de silice fondue sera abordé. En recourant à l’analyse par rayons-x (XRD), aux spectroscopies de rétrodiffusion Rutherford (RBS) et Raman, ainsi qu’à l’imagerie électronique à balayage (SEM) et en transmission (TEM), les résultats complémentaires et originaux présentés fourniront un aperçu assez complet de la problématique rencontrée. Plus spécifiquement, la question reliée aux effets de la désorption thermique du Ge sera directement soulevée, et l’efficacité d’une technique permettant de contrôler la diffusion spatiale du Ge sera démontrée. En plus de renforcer notre connaissance générale des matériaux nanostructurés, ces éléments nous permettront de proposer différentes stratégies pour assurer leur développement à travers des procédés de fabrication mieux maîtrisés.

à venir

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Cette conférence est présentée par le RQMP Versant Nord du Département de physique de l'Université de Montréal et de Génie physique de la Polytechnique.