Fonctions Optiques pour les Technologies de l’informatiON - CNRS UMR 6082

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 RSC, les auteurs de l’Institut Foton et de l’University College London présentent pour la première fois un alliage monocristallin parfaitement relaxé, le GaP_0.67Sb_0.33, 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 GaP_0.67Sb_0.33 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.

Charles CORNET charles.cornet insa-rennes.fr 02 23 23 83 99

UCL Department of Electronic and Electrical Engineering (Londres, Grande-Bretagne), KACST (Riyadh, Arabie Saoudite), UCL Department of Chemistry (Londres, Grande-Bretagne)

Photoelectrochemical water oxidation of GaP_(1-x)Sb_x 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 Sustain. Energ. Fuels Vol. 3, 1720-1729, 2019, hal-02178176