Le diamant noir double le rendement de la concentration solaire

Des chercheurs européens ont mis au point une nouvelle technologie d'énergie solaire exploitant les propriétés du diamant noir pour mieux capter les rayons du Soleil. Cette technologie devrait générer un rendement de 50 % supérieur dans les systèmes de concentration solaire.

Dans le cadre du projet PROME3THE2US2 (Production method of electrical energy by enhanced thermal electron emission by the use of superior semiconductors), financé par l'UE, des chercheurs ont mis au point un nouveau concept pour la génération d'énergie solaire combinant la photogénération traditionnelle et les mécanismes d'énergie thermique.

Ce processus combiné s'appelle l'émission thermoïonique renforcée par photons (PETE) et repose sur l'émission thermoïonique d'électrons. Les électrons sont excités par les photons intégrés au silicium à de fortes températures. PETE peut donc être utilisé comme complément à haute température pour augmenter le rendement des dispositifs thermiques solaires.

Les chercheurs ont mis au point une nouvelle structure de conversion en semi-conducteur capable de convertir efficacement les rayons solaires en énergie électrique. Le système se compose d'une cathode absorbant les rayons, qui exploite le rayonnement visible pour une production photo-électronique directe, ainsi que les rayons infrarouges pour la chaleur. Il répartit dès lors le processus d'émission dans le PETE interne et les émissions externes dans le vide. Un écart spécifique entre les électrodes sépare la cathode d'une anode à faible travail d'extraction. Le travail d'extraction représente l'énergie nécessaire pour qu'un électron quitte un solide. Pour l'anode, il doit être inférieur à celui de la cathode afin de maximiser le flux électronique et donc le rendement de la conversion.

L'équipe a utilisé le diamant noir dans l'électrode de la cathode. Ce matériau résiste à de fortes températures et émet efficacement des électrons tout en absorbant des photons à des températures allant jusqu'à 1 000°C. Par ailleurs, l'équipe a ajouté des impuretés au diamant noir afin d'en améliorer les performances.

PROME3THE2US2 a contribué à la réalisation d'un système de conversion solaire très efficace, à même de répondre aux besoins du monde en matière d'énergie. Grâce à des structures en semi-conducteur novatrices et au diamant noir, la technologie peut doubler les limites de rendement de la plupart des installations photovoltaïques actuelles. Par ailleurs, ce matériau bon marché peut aussi être exploité dans d'autres applications électroniques au-delà de la technologie solaire.

Pour plus d'information voir: projet PROME3THE2US2

Source: CORDIS-Europa