Nanofils pour le Bétavoltaïque – NOBEL

Les développements que connait actuellement l'industrie spatiale ainsi que le besoin croissant de dispositifs fonctionnant dans des environnements très contraints rendent souhaitable la production de sources d'énergie autonomes, durables et compactes. Dans ce domaine, les sources d'énergie bétavoltaïques (BV) constituent une solution intéressante car leur densité énergétique est jusqu'à 100 fois supérieure à celle des batteries chimiques ou des piles à combustible, pour une durée de vie de plusieurs décennies. Cependant, les cellules BV actuellement disponibles souffrent d’une efficacité relativement faible et d’un coût élevé.
Dans ce contexte, le projet NOBEL vise à développer des cellules BV en utilisant des nanofils cœur-coquille à base de semiconducteurs nitrures d’éléments III. Par rapport aux solutions conventionnelles planaires, l’approche du projet NOBEL présente quatre avantages principaux : (1) L’utilisation de matériaux semiconducteurs à large bande interdite permettra d’augmenter fortement l’efficacité de conversion ; (2) L’utilisation d’une structure en nanofils permettra d’insérer les particules radioactives entre les nanofils pour maximiser le recouvrement spatial d’excitation des sources ß et des zones de génération des porteurs de charge et réduire ainsi les pertes internes de la source ; (3) La géométrie cœur-coquille permettra d’optimiser la collecte de charges en dépit d’une longueur de diffusion réduite des porteurs ;(4) La croissance de ces nanofils peut se faire sur des substrats silicium de grande taille, ce qui devrait entraîner une forte réduction du coût du dispositif. Grâce à ces avantages, nous espérons atteindre une efficacité totale de 30%.