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Schéma du nitrure de bore dans sa forme tétraédrique (dite cubique). Licence Commons
En réalisant une surface à deux couches, du silicium d'un côté et du nitrure de bore sur l'autre face, les chercheurs japonais du National Institute of Materials Science (NIMS) ont créé une cellule solaire qui a l'étonnante propriété d'être transparente. Leur premier prototype vient d'être présenté lors d'une récente conférence sur la physique appliquée (69th Autumn Meeting of the Japan Society of Applied Physics).
Le nitrure de bore (BN) est une céramiquecéramique extrêmement dure, juste un peu moins que le diamant, et qui est transparente à la lumière visible. Pour déposer cette matièrematière sur une surface, on utilise un plasma ou bien la chaleurchaleur d'un laserlaser. Les chercheurs japonais ont fait appel à une méthode originale, baptisée CVD, mêlant ces deux techniques, pour fabriquer une couche de nitrure très dense. Les liaisons chimiquesliaisons chimiques qui maintiennent les moléculesmolécules sont spatialement disposées comme celles du diamant, formant des structures en tétraèdres (de type sp3). Cette méthode originale leur a permis de doper cette couche avec des impuretés de type P, c'est-à-dire chargées positivement, tandis que la couche jointive de silicium était, elle, dopée négativement.
Bientôt dans nos voitures ?
Le résultat est ce que l'on appelle en électronique une jonction P-N, comme celle d'une diode mais étendue à toute la surface. Similaire à une cellule photovoltaïquecellule photovoltaïque, cette structure absorbe la lumière et la convertit en partie en courant électriquecourant électrique. La méthode CVD présente l'avantage de permettre une réalisation en une seule étape. De plus, elle produit une couche de nitrure de bore qui n'est pas plane mais organisée en minuscules cônescônes. Cette disposition, expliquent les chercheurs, améliore l'absorptionabsorption de la lumière.
Le rendement final reste cependant bien faible : il n'est que de 2%, alors que les meilleures cellules photovoltaïques atteignent 18%. Mais on ne peut pas attendre une valeur record pour un matériaumatériau qui, justement, se laisse traverser par une grande partie de la lumière...
Il paraît cependant suffisant aux auteurs pour proposer des applicationsapplications et même d'envisager une commercialisation. Selon eux, des capteurscapteurs faits de nitrure de bore et de silicium, comme le prototype, pourraient être utilisés dans des applications particulières, où l'on recherche une duretédureté ou une résistancerésistance à la corrosioncorrosion élevées, comme dans le domaine spatial. Mais l'idée est ensuite de remplacer la couche de silicium par du nitrure de bore dopé négativement, ce qui améliorerait la transparencetransparence en lumière visible. Ce matériau pourrait alors être appliqué sur des surfaces vitrées en tout genre, par exemple des pare-brise de voituresvoitures.
