Le professeur Simon Fafard de la Faculté de génie de l’Université de Sherbrooke a conçu et fabriqué une puce photovoltaïque révolutionnaire plus performante et plus puissante que tout ce qui a été imaginé jusqu’à maintenant dans ce domaine. Sa découverte fait d’ailleurs beaucoup jaser puisqu’elle figure parmi l’une des dix découvertes de l’année de la revue scientifique, Québec Science.

En employant un semi-conducteur composé de gallium et d’arsenic (GaAs) dans un empilement monolithique vertical plutôt qu’en pointes de pizza, l’équipe de chercheurs de l’Institut interdisciplinaire d’innovation technologique (3IT) a été en mesure d’augmenter l’efficacité de conversion de la puissance lumineuse d’un laser jusqu’à 70 %. Les cellules traditionnelles commerciales retrouvées sur le marché actuellement n’ont pas plus que ~20 % d’efficacité pour les cellules au silicium et ~40% pour cellules photovoltaïques concentrées.

L’équipe de chercheurs du 3IT a réussi ce tour de force au moyen de l’épitaxie, une technique de croissance cristalline, couche par couche, où des semi-conducteurs croissent en cristaux sur un substrat. Pour ce faire, des couches de GaAs d’une épaisseur de 44 nanomètres (2500 fois plus fines qu’un cheveu) ont été empilées de manière verticale et non pas mécaniquement afin de minimiser les pertes d’énergie. Le voltage qui en résulte dépend ainsi à la fois de la séquence prédéterminée et du nombre de couches de GaAs.

Le nouveau procédé du professeur Fafard se trouve actuellement en instance de brevet. Les produits sont déjà commercialisés par Azastra Opto, une entreprise Sherbrookoise issue de l’Accélérateur de création d’entreprises technologiques (ACET).

Voici quelques unes des applications possibles. Le domaine du photovoltaïque bénéficiera de cette grande innovation avec un voltage de sortie possible de 5 V, utile pour les clés USB et la microélectronique de façon générale, et de 12 V, pour les voitures électriques. En imagerie par résonance magnétique, les fils électriques de métal ne seront plus nécessaires pour transmettre la puissance et les informations, un faisceau laser dans une fibre optique pourra être utilisé  sans aucune interférence électromagnétique. Par ailleurs, la transmission d’énergie sans fil est à portée de main. Les drones en vol pourront dorénavant se recharger.

En février 2016, la revue Applied Physics Letters a publié un article des chercheurs sherbrookois où ils font part de leur découverte. Le magazine Québec Science invite le public à voter pour la meilleure découverte de l’année 2016. Les lecteurs ont jusqu’au 9 février pour se prononcer. Allez voter sur le site Internet de Québec Science!

Production : Faculté de génie de l’Université de Sherbrooke

Réalisation, montage, caméra et son : Kanatakhatsus Meunier

Musique :
Microbee composée par Keinzweiter

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