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Le marché des panneaux photovoltaïques (PV) est actuellement dominé par des modules à base de silicium. Une nouvelle technologie commence cependant à gagner de l'importance: les cellules PV à couche mince. Elles présentent notamment l'avantage de nécessiter moins d'énergie lors de la fabrication, et de n'avoir qu'un dixième de l'épaisseur des modules classiques, si bien qu'elles pourraient se révéler bien moins chères. La problématique repose dans les performances encore plutôt modestes de ces modules - l'industrie concentre ainsi ses efforts sur l'amélioration du rendement de ces systèmes. "Pour cela, nous nécessitons de méthodes de mesure permettant d'appréhender et de décrire la qualité des cristaux semi-conducteurs", explique le Prof. Carsten Ronning, directeur de l'Institut de physique du solide de l'Université Friedrich Schiller de Iéna (Thuringe). Avec son équipe, il a mis en oeuvre une telle méthode, qui a permis de découvrir des propriétés exploitables afin d'optimiser le rendement de modules PV à couche mince CIGS (Cuivre, Indium, Gallium et Sélénium) sur le long terme. Les résultats viennent de paraître dans la revue scientifique "Physical Review Letters" [1]. Ces cellules PV sont constituées de semi-conducteurs, comme une grande partie des composants électroniques. Leur conductivité est définie par leur taux de défauts cristallins, c'est-à-dire par la quantité et la distribution de trous et d'atomes d'un autre matériau au sein de la maille. Il est possible d'influer sur ce paramètre en procédant au dopage du matériau, qui consiste donc à introduire des impuretés. Pour parvenir à des propriétés de conduction optimales et ainsi optimiser le rendement des cellules, il est nécessaire de définir le degré de dopage à appliquer. Pour cela, les chercheurs ont appliqué un courant alternatif à une de ces cellules, et ont mesuré avec une grande précision la capacité électrique de celle-ci. Ils ont fait une étonnante découverte: "nous avons constaté que la mobilité des porteurs de charges, dans les cristaux CIGS, est plus dépendante de la température que nous ne l'attendions". Plus le semi-conducteur est refroidi, moins les porteurs de charges sont mobiles. "Ils ne glissent plus à travers le cristal, mais 'sautent' d'une impureté à l'autre". (suite)
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Ce phénomène, appelé "conduction par sauts" (hopping-conduction) est, comme le constatent les chercheurs de Iéna, responsable d'un certains nombre de phénomènes associés jusqu'alors à des défauts dans les cristaux CIGS. "Ainsi, la conduction par sauts peut par exemple émettre un signal qui ressemble fortement à celui de défauts de cristaux réels". Un certain nombre d'assertions sur le dopage et sur la qualité de cristaux CIGS résultent donc sans doute d'une mauvaise interprétation des résultats expérimentaux, conclue le physicien. Ce n'est qu'à partir de ce constat qu'une compréhension plus profonde de ces matériaux est possible, poursuit-il. "Cela va clairement faire progresser les connaissances sur les cellules PV à couche mince, et permettre d'optimiser leur rendement". Le Land de Thuringe s'est établi dans les dernières années comme une région d'importance pour l'industrie PV. En 2007, plus de 10% du chiffre d'affaires mondial dans le PV a été réalisé par des entreprises implantées dans cette région. Pour en savoir plus, contacts: - [1] "Hopping conduction observed in thermal admittance spectroscopy", U. Reislöhner, H. Metzner, C. Ronning, Phys. Rev. Lett. 104, 226403 (2010) - Article disponible à l'adresse suivante: http://prl.aps.org/ - Prof. Dr. Carsten Ronning - Institut de physique du solide de l'Université de Iéna - Helmholtzweg 3, D-07743 Iéna - tél : +49 (0) 3641-947300 email: carsten.ronning@uni-jena.de - Dr. Udo Reislöhner - Institut de physique du solide de l'Université de Iéna - Helmholtzweg 3, D-07743 Iéna - tél : +49 (0) 3641-947324 email: u.reis@uni-jena.de Source: Dépêche idw, 03/06/2010 - http://idw-online.de/ Rédacteur: Sebastian Ritter, sebastian.ritter@diplomatie.gouv.fr - http://www.science-allemagne.fr Origine: BE Allemagne numéro 486 (10/06/2010) - Ambassade de France en Allemagne / ADIT |