La cellule thermophotovoltaïque à base de germanium d'imec avec une finition de surface avant et arrière optimisée.

Les chercheurs de l'imec ont présenté aujourd'hui une technique de traitement améliorée à base de germanium cellules thermophotovoltaïques (tpv) entraînant une réduction significative du coût des cellules, une étape essentielle pour développer un marché pour les applications thermophotovoltaïques. Les cellules tpv nouvellement développées par imec sont fabriquées sur des substrats de germanium avec une surface optimisée, spécifiquement conçue et fabriquée pour cette application.

les cellules thermophotovoltaïques convertissent le rayonnement des sources de chaleur à une température inférieure à la température du soleil. Les cellules tpv sont idéales pour être utilisées dans un contexte industriel, par exemple pour générer de l'électricité à partir de la chaleur résiduelle dégagée lors de la production d'acier ou de verre. alternativement, des cellules de tpv peuvent être ajoutées aux systèmes de chauffage domestiques pour co-produire de l'électricité en plus de l'eau chaude. Les cellules VPT peuvent donc réduire les déchets et donc augmenter l'efficacité des systèmes de chauffage domestique.

Cependant, en raison de la complexité globale d'un système de TPV complet et du coût relativement élevé des cellules appropriées existantes, les systèmes TPV doivent encore trouver leur place dans les applications industrielles et grand public. Le processus de fabrication nouvellement développé par imec constitue une première étape importante dans l'ouverture du potentiel du marché pour cette technologie très prometteuse.

Les cellules tpv sur des substrats spécialement conçus montrent des performances améliorées aux longueurs d'onde pertinentes pour les applications thermophotovoltaïques.

le pic d'émission des émetteurs sélectifs généralement utilisés dans les systèmes TPV est proche de la bande interdite du germanium. donc, germanium les dispositifs photovoltaïques sont bien adaptés en tant que récepteurs pour ce type de systèmes. Des cellules tpv à base de germanium étaient jusqu'à présent fabriquées sur des substrats épi-prêts commercialisés pour la croissance épitaxiale de couches iii-v. cependant, la méthode de traitement de l'imec n'implique aucune étape de dépôt épitaxiale, car l'émetteur est formé par diffusion et passivation obtenue en utilisant si amorphe. Au cours d'un programme de recherche, des substrats spécialement conçus pour cette application ont été fabriqués et testés. Les mesures de réponse spectrale comparant les cellules tpv traditionnelles à partir de substrats épi-prêts avec des cellules tpv définies sur des substrats ge spécifiquement conçus montrent que ces derniers ont une efficacité quantique remarquablement meilleure. Cela se traduit directement par une augmentation de la chaleur résiduelle à l'efficacité de conversion de l'électricité.

Jef poortmans, directeur photovoltaïque chez imec, a déclaré: «La recherche de l'imec en matière de photovoltaïque vise à trouver des techniques pour fabriquer des cellules solaires rentables et plus efficaces. nous avons construit une forte expertise dans les cellules solaires au silicium de plus de 25 ans. nous avons utilisé avec succès cette connaissance pour notre recherche TPV. Nous avons appliqué les techniques exclusives de passivation de surface d'imec, les nouvelles technologies de contact et la connaissance des matériaux pour améliorer l'efficacité quantique de nos cellules tpv, ce qui se traduit par des performances et une co st rouge uction. \"

source: phys.org

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