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Production d’hydrogène solaire à l’Institut FOTON

Le 23 septembre 2019

L’hydrogène produit par la photosynthèse artificielle, c’est-à-dire la dissociation de l’eau à partir de l’énergie solaire, est une alternative de production et stockage d’énergie prometteuse par rapport à l’utilisation des combustibles fossiles traditionnels, et à l’utilisation grandissante de batteries avec des impacts significatifs sur l’environnement.

Une dissociation efficace de l’eau par un semi-conducteur peut être obtenue avec une bande interdite appropriée pour l’absorption de la plus grande partie du spectre solaire. Mais cette photo-électrode doit aussi rester stable dans des électrolytes fortement alcalins ou acides.

Dans ce travail publié par la prestigieuse « Royal Society of Chemistry », les auteurs de l'institut FOTON et de l'University College London présentent pour la première fois un alliage monocristallin parfaitement relaxé, le GaP0.67Sb0.33, déposé sur le substrat bas coût de silicium avec une bande interdite directe positionnée à 1,65 eV par épitaxie par jet moléculaire (MBE) sans signe de désordre chimique.
Sous illumination solaire, la photo-anode produit un rendement de photon à courant incident (IPCE) de 67,1% sur la plage visible entre les longueurs d’onde comprises entre 400 et 650 nm.
De plus, la photo-anode GaP0.67Sb0.33 reste stable pendant 5 h sans dégradation du photocourant dans des conditions fortement alcalines sous éclairage.

Cette démonstration ouvre la voie à un système photoélectrochimique presque idéal en configuration tandem avec un rendement théorique de 27% entre l'énergie solaire et l'hydrogène.

Contact

Charles CORNET, Fonctions Optiques pour les Technologies de l’informatiON (Foton Institute)
charles.cornet@insa-rennes.fr
02 23 23 83 99

Partenaires

-Department of Electronic and Electrical Engineering, University College London,
London WC1E 7JE, UK.

-King Abdulaziz City for Science and Technology (KACST), Riyadh 12371, Saudi
Arabia.

-Department of Chemistry, University College London, London WC1H 0AJ, UK

Référence

Photoelectrochemical water oxidation of GaP(1-x)Sbx with a direct band gap of 1.65 eV for full spectrum solar energy harvesting. M. Alqahtani, S. Sathasivam, L. Chen, P. Jurczak, R. Piron, C. Levallois, A. Létoublon, Y. Léger, S. Boyer-Richard, N. Bertru, J.–M. Jancu, C. Cornet,* J. Wu* and I. P. Parkin*. Sustainable Energy Fuels, 2019, 3, 1720, DOI: 10.1039/c9se00113a

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