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Une équipe de chercheurs de l'Université Vanderbilt à Nashville (Tennessee) travaille sur le développement d’un super-condensateur fait principalement de silicium. Par rapport aux alternatives disponibles dans le commerce leur système apporte une nette amélioration au niveau de la densité d’énergie stockée. 

Cette innovation offre des possibilités d’intégration intéressante dans les appareils électroniques du quotidien tels que les Smartphones ou pour les cellules solaires. Certains scientifiques ont essayé d'améliorer la quantité d'énergie que peuvent stocker les super-condensateurs par des dépôts poreux tels que les nanotubes de carbone. Cependant ces tentatives n'ont produit que des améliorations marginales qui ont été difficiles à reproduire de manière cohérente à large échelle.

Le Professeur adjoint Cary Pint et ses collègues de Vanderbilt ont choisi d'aborder le problème sous un angle nouveau et inhabituel en construisant un condensateur en silicium poreux revêtu d'une fine couche isolante. L'industrie de l'électronique maîtrise bien les traitements du silicium et précisément la manière de le rendre très poreux. Par contre le silicium est connu pour réagir fortement avec l’électrolyte, ce qui perturbe le fonctionnement du super-condensateur. Le graphique ci-dessus montre la densité de puissance [W/kg] et la densité d'énergie [Wh/kg] de condensateurs commerciaux ainsi que des systèmes en silicium poreux (P-Si) et silicium poreux avec revêtement de graphène.

Pint et ses collègues ont résolu ce problème en appliquant une fine couche isolante de graphène sur le silicium poreux. Les plaques de supercapacités fabriquées de cette façon présentent des performances nettement améliorées par rapport aux super-condensateurs commerciaux actuelles.

Cette technologie présente un intérêt supplémentaire. En effet, elle permet de construire des super-condensateurs de silicium bon marché en utilisant, entre autre, l'excès de silicium contenu dans de nombreux appareils électroniques. Dans le cas des cellules solaires par exemple les super-condensateurs intégrés sur la face arrière des cellules solaires pourraient stocker l'énergie pendant la journée et la libérer progressivement pendant les heures de pointe ou pendant les périodes d’ensoleillement insuffisant.

Schémas et images MET des super-condensateurs P-Si et P-Si revêtus de graphènes.

Source: Vanderbilt University