Les cellules solaires conventionnelles peuvent être de type « humide » (à base de solution) ou de type « sec » (composées de semi-conducteurs à oxyde métallique). Parmi ces derniers, les cellules solaires de type sec ont un léger avantage sur celles de type humide : elles sont plus fiables, plus écologiques et plus rentables. De plus, les oxydes métalliques sont bien adaptés à l’utilisation de la lumière UV. Malgré tout, le potentiel des TPV à oxyde métallique n’a pas été pleinement exploré jusqu’à présent.

À cette fin, des chercheurs de l’Université nationale d’Incheon, en République de Corée, ont proposé une conception innovante pour un dispositif TPV à base d’oxyde métallique. Ils ont inséré une couche ultra-mince de silicium (Si) entre deux semi-conducteurs transparents à oxyde métallique dans le but de développer un dispositif TPV efficace. Ces résultats ont été publiés dans une étude parue dans Nano Energy, qui a été mise en ligne le 10 août 2020 (avant la publication finale prévue dans le numéro de décembre 2020). Le professeur Joondong Kim, qui a dirigé l’étude, explique : « Notre objectif était de concevoir une cellule solaire transparente produisant une grande puissance, en intégrant un film ultrafin de Si amorphe entre l’oxyde de zinc et l’oxyde de nickel. »

Cette conception inédite consistant en un film de Si présentait trois avantages majeurs. Premièrement, elle a permis l’utilisation d’une lumière de plus grande longueur d’onde (par opposition aux TPV nus). Deuxièmement, il a permis une collecte efficace des photons. Enfin, il a permis un transport plus rapide des particules chargées vers les électrodes. En outre, cette conception peut potentiellement générer de l’électricité même dans des situations de faible luminosité (par exemple, par temps nuageux ou pluvieux). Les scientifiques ont également confirmé la capacité de production d’énergie du dispositif en l’utilisant pour faire fonctionner le moteur à courant continu d’un ventilateur.

Sur la base de ces résultats, l’équipe de recherche est optimiste quant à l’applicabilité dans la vie réelle de cette nouvelle conception de TPV. Quant aux applications potentielles, elles sont nombreuses, comme l’explique le professeur Kim : « Nous espérons étendre l’utilisation de notre conception TPV à toutes sortes de matériaux, depuis les bâtiments en verre jusqu’aux appareils mobiles comme les voitures électriques, les smartphones et les capteurs. » Ce n’est pas tout, l’équipe est enthousiaste à l’idée de faire passer leur conception au niveau supérieur, en utilisant des matériaux innovants tels que les semi-conducteurs 2D, les nanocristaux d’oxydes métalliques et les semi-conducteurs sulfurés. Comme le conclut le professeur Kim, « nos recherches sont essentielles pour un avenir vert durable – en particulier pour connecter le système d’énergie propre avec une empreinte carbone nulle ou minimale. »