Nanomatériaux pour la conversion photovoltaïque : mythe ou réalité ?

La technologie photovoltaïque actuelle à base de plaquettes en silicium mono- ou multicristallin est en pleine expansion, et sa continuation pourra être assurée par la deuxième génération de cellules utilisant des couches minces de silicium ou de composés II-VI et I-III-VI₂. Pour le plus long terme, se prépare la troisième génération de cellules solaires, qui vise à une exploitation significativement meilleure du spectre solaire que celle obtenue par les cellules actuelles. Les matériaux nanostructurés pourraient contribuer à atteindre cet objectif.

Cet article rappelle l’état de l’art des cellules inorganiques en plaquettes ou en couches minces, et passe ensuite en revue les différents concepts impliquant des nanomatériaux inorganiques pour la réalisation de structures photovoltaïques. En particulier, sont décrites les structures impliquant des puits quantiques pour l’augmentation de l’absorption des photons et la séparation des charges, et les structures qui utilisent des boîtes quantiques comme les cellules tandem, à bande intermédiaire métallique, à génération d’excitons multiples ou à porteurs chauds. Enfin, les cellules à conversion de photons qui emploient des nanomatériaux pour modifier le spectre solaire avant son interaction avec la cellule absorbante sont évoquées. Les résultats expérimentaux, chaque fois qu’ils sont disponibles, sont montrés et discutés.