Les cristaux de silicium et l'électricité
THÈME: Matière et forme
MATHÉMATIQUES / SCIENCES PHYSIQUES
INTRODUCTION
Les cristaux de silicium représentent 60% de la production mondiale de cristaux. Elément le plus abondant dans la croûte terrestre après l’oxygène, le silicium est notamment utilisé pour produire de l'électricité, dans un contexte où l’on cherche à exploiter des ressources durables en remplacement des énergies fossiles polluantes et de plus en plus rares.
Nous nous sommes intéressés à cette particularité qu’ont les cristaux de silicium de pouvoir créer de l’électricité. Sachant que les cristaux ont une organisation géométrique particulière, nous consacrerons les recherches de notre TPE à comprendre l'influence de cette géométrie sur des propriétés physiques génératrices d'énergie électrique, tentant de répondre à la problématique suivante : en quoi l'organisation géométrique du silicium dans l'espace lui permet-elle de produire de l'électricité ?
Pour ce faire, nous commencerons par présenter le silicium et ses caractéristiques, puis nous verrons comment les mathématiques s'invitent dans la nature à travers les cristaux, et enfin nous étudierons la manière dont ces cristaux peuvent créer de l'énergie, tant par l'effet piézoélectrique que dans le cadre des panneaux photovoltaïques.