📰 Des panneaux solaires bien plus efficaces et moins chers grâce à ce nouveau « silicium noir »

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Des chercheurs du laboratoire de physique des plasmas de Princeton (PPPL) ont développé un modèle novateur pour la production de silicium noir, une percée significative pour les applications solaires et autres technologies. Ce modèle, basé sur l’utilisation de fluor gazeux, ouvre de nouvelles perspectives dans le domaine de la chimie quantique (La chimie quantique est l’application de la mécanique quantique aux problèmes de la chimie.).

Le silicium noir, connu pour sa capacité à absorber efficacement la lumière (La lumière est l’ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l’œil…), est un composant clé des cellules solaires, capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l’état d’une grandeur physique observée en une…) de lumière, et même des surfaces antibactériennes. Sa fabrication se fait traditionnellement par gravure de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d’un objet. Le terme a…) du silicium, créant de minuscules piqûres au niveau nanométrique qui améliorent ses propriétés lumineuses et modifient également sa couleur (La couleur est la perception subjective qu’a l’œil d’une ou plusieurs fréquences d’ondes…).

Le travail mené par Yuri Barsukov, chercheur postdoctoral au PPPL, et son équipe se distingue par son choix d’étudier l’interaction (Une interaction est un échange d’information, d’affects ou d’énergie entre deux agents au sein…) entre le fluor gazeux et le silicium. Cette approche originale vise à combler le manque de recherches sur le rôle des substances neutres comme le fluor dans la production de silicium noir. Selon Yuri Barsukov, la compréhension précise des mécanismes impliqués dans ce processus est une contribution importante à la fois pour la science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d’après le dictionnaire…) fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) et pour l’amélioration des méthodes de fabrication.

Le modèle développé par l’équipe de PPPL révèle comment le fluor gazeux interagit avec les atomes de silicium, en brisant certaines liaisons plus fréquemment que d’autres en fonction de leur orientation à la surface. Cette interaction sélective conduit à une surface rugueuse, essentielle pour augmenter l’absorption ( En optique, l’absorption se réfère au processus par lequel l’énergie d’un photon est prise par…) de lumière dans les cellules solaires. Barsukov souligne que pour obtenir une surface lisse, nécessaire dans la fabrication de puces informatiques, il faudrait utiliser un réactif différent.

Ce projet marque un tournant pour le PPPL, traditionnellement concentré sur la physique des plasmas, en s’étendant désormais à la chimie quantique. Cette recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue…), co-écrite par Omesh Dhar Dwivedi, Sierra Jubin, Joseph R. Vella, et Igor Kaganovich, a été publiée dans le Journal of Vacuum Science & Technology A.

La chimie quantique, qui étudie la structure et la réactivité des molécules à travers la mécanique quantique, se trouve ainsi enrichie par cette étude. Elle ouvre des possibilités pour de nouvelles méthodes de fabrication dans le domaine de la microélectronique et des dispositifs quantiques, soutenues par le financement de recherche et développement du PPPL.

Ce nouveau modèle de production de silicium noir par fluor gazeux marque ainsi un pas en avant significatif, non seulement pour la technologie solaire, mais aussi pour une meilleure compréhension des interactions chimiques et physiques au niveau quantique. Cette découverte est un exemple éloquent de la manière dont la recherche fondamentale (La recherche fondamentale regroupe les travaux de recherche scientifique n’ayant pas de finalité…) peut ouvrir la voie à des avancées technologiques pratiques et innovantes.



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