L'ULiège partie prenante du projet QDSOC LEAP-RE pour la production d'électricité autonome et décarbonée

Le laboratoire GREEnMat de l'ULiège vient d'annoncer sa participation active au projet QDSOC LEAP-RE (Long-term Europe-Africa Partnership on Renewable Energy) intitulé "Environmentally friendly colloidal quantum dots for high performance solar cells". Mis sur pieds en mai 2022, ce projet vise à développer de nouveaux matériaux pour cellules photovoltaïques afin de rendre les panneaux solaires de demain plus efficaces tout en diminuant le coût pour produire de l'électricité propre et renouvelable.

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ne cellule photovoltaïque (PV) est un dispositif qui convertit la lumière du soleil en électricté, soit une forme d'énergie renouvelable propre et fiable. L'un des principaux objectifs du projet QDSOC LEAP-RE est d'atteindre un rendement de conversion photovoltaïque supérieur à 15 %, ce qui constituerait une performance révolutionnaire pour des dispositifs sans métaux lourds.

Le projet répond également à la nécessité de développer une technologie fiable pouvant être facilement et largement déployée dans les zones rurales et reculées  de l'Afrique qui ne sont pas raccordées au réseau, afin de permettre aux communautés isolées d'accéder à une énergie propre et abordable.

Le projet répond pleinement aux objectifs de l'Union Européenne en matière de recherche de nouveaux matériaux, d'amélioration de la conception des cellules photovoltaïques et de la réduction du coût de production d'électricité propre et renouvelable.

QDSOC LEAP-RE vise à placer l'Afrique et l'Europe à la pointe des technologies d'énergie renouvelable dans le monde entier et à permettre une percée sur le marché des cellules solaires sensibilisées aux Quantum Dots (QDSSC).

Le projet plus en détails

Les Quantum Dots (QDs) sont des nanocristaux présentant une bande interdite ajustable en fonction de leur taille et/ou de leur composition, et il a été démontré qu'ils présentent un grand intérêt pour les applications photovoltaïques. En outre, les QDSSCs constituent des alternatives prometteuses et rentables aux cellules conventionnelles à base de silicium en raison de leurs propriétés exceptionnelles, telles que la simplicité de fabrication, la possibilité d'absorber la lumière dans de larges zones du spectre solaire et un rendement de conversion théorique allant jusqu'à 44 %.

QDSOC vise à développer de nouvelles cellules photovoltaïques utilisant des QDs sans métaux lourds comme matériau absorbant dans les régions visibles et infrarouges pour une utilisation optimale du spectre solaire. Les dispositifs à l'état solide seront conçus et assemblés en Belgique (ULiège-GREEnMat) et au Maroc. Leur comportement de photoconversion et leurs propriétés (opto)électroniques seront étudiés en profondeur afin de mieux comprendre les relations entre les propriétés microstructurales, d'absorption de la lumière et de transfert de charge des matériaux développés.

De nouvelles voies de synthèse des Quantum Dots seront développées par les partenaires sud-africains et français, et des prototypes de dispositifs à plus grande échelle seront également étudiés par le partenaire marocain comme preuve de concept.

Le projet permet également une forte collaboration entre les partenaires et contribue à la formation de jeunes scientifiques (doctorants et chercheurs recrutés), qui deviendront rapidement des leaders dans ce domaine de recherche, favorisant ainsi le renforcement des capacités de l’Afrique et de l’Europe sur cette thématique.

Résultats escomptés

• Développer de nouvelles synthèses de QDs Ag-In-Zn-Se et CsSnX_3-xY_x avec des propriétés électroniques et optiques optimales pour une utilisation dans les QDSSCs ;
• Optimiser la structure et les propriétés électroniques de la couche dense de TiO₂ par pulvérisation magnétron et de la couche poreuse de TiO₂ par des stratégies de templating par voie humide ;
• Contrôler la microstructure du réseau poreux de TiO₂, afin de former des nanocanaux interpénétrés continus et hautement condensés permettant d’optimiser l'interface entre les QDs et la photoélectrode de TiO₂, maximiser l'injection de charge des QDs dans le TiO₂ et de minimiser la recombinaison ;
• Étudier les propriétés de transfert de charge des QDs d'Ag-In-Zn-Se et CsSnX_3-xY_x ainsi que leur interaction avec le TiO₂ afin d'améliorer encore l'efficacité des QDSSCs.

Partenaires

• Université de Lorraine (France) - Corrdinateur
• Université Mohammed V de Rabat (Maroc)
• Université Polytechnique Mohammed VI - UM6P (Maroc)
• University of the Witwatersrand (Afrique du Sud)
• Université de Liège (Belgique)

QDSOC dispose d'un budget total pour les 3 années du projet (via financement local) de 846 936,67 €.  

Consulter le site web du projet

Contact ULiège

Jennifer DEWALQUE

Le projet QDSOC de l'ULiège est financé localement par le F.R.S - FNRS dans le cadre de la convention de subvention "R.8017.21".