Une nouvelle génération de semi‑conducteurs devrait révolutionner l'énergie photovoltaïque et l'éclairage
Publié par Redbran le 11/03/2019 à 14:00
Source: © Union européenne, [2019] / CORDIS

© QUANTUM LOOP
Des scientifiques ont découvert les propriétés quantiques originales d'une nouvelle classe de matériaux hybrides. Leur étude pourrait déboucher sur une gamme de nouvelles applications pour les dispositifs.

Le domaine des semi‑conducteurs a connu une révolution, modifiant la manière dont est utilisée la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) avec différents dispositifs optoélectroniques. Il s'agit de composants indispensables pour des applications avec des systèmes d'affichage (L' affichage désigne l'application d'une surface de papier script dans un lieu public(et non du foyer)sur un support destiné à son émission, externe ou interne, ce qui en fait un média à part entière sans contexte...) LED (télévisions, ordinateurs, téléphones portables) et des cellules solaires. Dans une étude récente, des chercheurs ont apporté de nouvelles perspectives sur la classe émergente de semi‑conducteurs organiques‑inorganiques hybrides qui pourraient transformer l'éclairage et la récupération d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.).

En partie soutenus par le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de...) QUANTUM (En physique, un quantum (mot latin signifiant « combien » et qui s'écrit « quanta » au pluriel) représente la plus petite mesure indivisible, que ce soit celle de l'énergie, de la...) LOOP financé par l'UE des scientifiques ont examiné une classe de semi‑conducteurs appelés pérovskites organiques‑inorganiques d'halogénure (HOIP). Leurs conclusions ont été publiées dans la revue "Nature Materials". Selon un communiqué de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel...) de Technologie de Géorgie les HOIP sont écoénergétiques et "faciles à produire et à utiliser."

Dans ce même communiqué, le professeur Carlos Silva, de l'École technique de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle...) et de biochimie de Géorgie, met en avant les avantages des HOIP en déclarant qu'ils "sont fabriqués en utilisant des températures basses et traités en solution." Il ajoute: "Leur fabrication requiert bien moins d'énergie, et vous pouvez fabriquer de grandes fournées." Le communiqué explique également: "Il faut des températures élevées pour fabriquer la plupart des semi‑conducteurs en petites quantités, et ils sont rigides à appliquer sur les surfaces, mais les HOIP pourraient être peints pour faire briller les LED, les lasers ou même les vitres des fenêtres, de n'importe quelle couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).), en allant de l'aigue‑marine au fuchsia (Les fuchsias sont un genre de plantes de la famille des Onagracées, originaires d'Amérique latine et de Nouvelle-Zélande. Ce sont des...). L'éclairage avec des HOIP peut nécessiter très peu d'énergie, et les marqueurs des panneaux solaires pourraient renforcer l'efficacité de l'énergie photovoltaïque et réduire considérablement les coûts de production." Cet article fait référence aux HOIP comme "un sandwich de deux couches de réseaux cristallins inorganiques avec quelques matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) organiques entre elles."

Des processus d'émission de lumière

Les semi‑conducteurs des dispositifs optoélectroniques convertissent l'énergie électrique (Un apport d'énergie électrique à un système électrotechnique est nécessaire pour qu'il effectue un travail : déplacer une charge, fournir de la...) en lumière et la lumière en énergie. Les chercheurs se sont focalisés sur les processus impliqués dans la production de lumière. "L'astuce pour qu'un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison de propriétés...) émette de la lumière est, d'une manière générale, d'appliquer de l'énergie aux électrons dans le matériau, pour leur faire faire un saut quantique à partir de leurs orbites autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit...) des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre....) et pour qu'ils émettent ensuite cette énergie sous la forme de lumière lorsqu'ils font un saut en arrière vers les orbites qu'ils ont quittées."

Il est indiqué: "Des semi‑conducteurs établis peuvent piéger des électrons dans des zones du matériau qui limitent strictement l'amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) de mouvement des électrons, et ensuite appliquer l'énergie à ces zones pour leur faire faire des sauts quantiques à l'unisson afin d'émettre une lumière utile lorsqu'ils font un saut en arrière à l'unisson." Dans le cas de nouveaux semi‑conducteurs hybrides, "les propriétés excitoniques sont très stables à température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du transfert de...) ambiante", contrairement aux semi‑conducteurs conventionnels, pour lesquels ces propriétés "sont seulement stables à des températures extrêmement froides", selon le professeur Silva.

Le communiqué explique: "Un électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge électrique élémentaire de signe négatif. C'est un des composants de...) possède une charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non pécuniaire pour être transporté.) négative, et une orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) qu'il quitte après avoir été excité par de l'énergie représente une charge positive appelée “trou d'électron”. L'électron et le trou peuvent tournoyer l'un autour de l'autre en formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la hauteur perçue est haute et inversement. Chaque voyelle se caractérise par son...) une sorte de particule, ou quasi‑particule, imaginaire appelée exciton." Le professeur Silva insiste sur le fait que l'énergie de liaison, ou l'attraction positive‑négative avec un exciton, est "un phénomène à énergie très élevée, ce qui le rend parfait pour l'émission de lumière." Le communiqué résume également la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) menant à la formation d'autres quasi‑particules, les biexcitons et les polarons.

Le projet QUANTUM LOOP (Quantum Light Spectroscopy of Polariton Lasers) a été fondé pour "mettre au point (Graphie) la base de connaissance indispensable sur la photo‑physique à travers de nouvelles spectroscopies optiques" comme indiqué sur CORDIS. Le projet présente "une perspective sur le long terme de création de lasers à polaritons viables sur le plan industriel et intégrant les pérovskites."

Pour plus d'informations, veuillez consulter: projet QUANTUM LOOP
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