Energie solaire : des cellules photovoltaïques bientôt pulvérisables

Si la production d’énergie solaire nécessite encore à ce jour des installations coûteuses et souvent peu pratiques, améliorer son efficacité tout en réduisant son coût d’exploitation constitue un des grands défis à venir de la recherche en matière d’énergies renouvelables. De nombreuses universités orientent par exemple désormais leurs études vers l’exploitation de cellules photovoltaïques organiques applicables à tous types de surfaces et permettant ainsi de transformer toute une gamme de produits en générateurs d’énergie. C’est notamment le cas de l’université de Sheffield au Royaume-Uni, qui a mis au point une solution à base de pérovskite et qui s’appliquent à la manière d’une peinture aérosol.

Des cellules photovoltaïques organiques

Les cellules à la base des panneaux solaires traditionnels, sont généralement composées de plastique ou de verre et de silicium, un matériau qui présente encore aujourd’hui des coûts d’extraction énergétiques et financiers très importants. De nouvelles alternatives sont donc nécessaires afin de profiter de l’énergie solaire à moindre coût, des alternatives qui passeront très probablement par les cellules photovoltaïques organiques.

Dans ce cadre, de nouvelles technologies permettant la réalisation de panneaux solaires plus naturels ont fait leur apparition ces dernières années. Au Japon tout d’abord, la compagnie Mitsubishi Chemical Corp. a ainsi développé une technique permettant d’appliquer par pulvérisation des cellules solaires sur tous types de supports. Fabriquées à base de composés de carbone, ces cellules qui génèrent de l’électricité lorsqu’elles sont exposées à la lumière, ne permettaient toutefois de convertir que 10,1 % du rayonnement solaire en énergie. Des résultats encore trop faibles par rapport au 25 % de conversion que permettent des panneaux à base de cristaux de silicone.

D’autres chercheurs américains d’une université de Géorgie aux Etats-Unis sont parvenus quant à eux à réaliser un mélange organique à partir de bois, capable d’absorber les rayons du soleil, mais là encore, cette solution n’a pas permis jusqu’à maintenant d’atteindre un niveau d’efficacité satisfaisant. Un problème de rendement donc que les chercheurs de l’université de Sheffield tentent de résoudre par l’utilisation d’un nouveau matériau applicable à la technique du spray ou de la pulvérisation, la pérovskite.

Une technologie basée sur la pérovskite

Ainsi, les scientifiques de l’université de Sheffield se sont intéressés à la pérovskite, à savoir, du titanate de calcium qui tient son nom du minéralogiste russe Lev Alexeïevitch Perovski et dont la fabrication nécessite beaucoup moins d’énergie que la silicone.

Moins coûteuses, les nano-cellules photovoltaïques de pérovskite absorbent la lumière à partir d’un micromètre et peuvent ainsi être mélangées à de la peinture en spray. En remplaçant alors la couche d’absorption de lumière, essentielle à toute cellule solaire organique, par une pérovskite sous forme de peinture pulvérisée, les chercheurs ont réalisé des progrès importants en terme de rendement énergétique.

Comme le souligne dans ce sens le professeur David Lidzey, “les meilleurs rendements des cellules solaires organiques sont autour des 10 %. Les cellules pérovskite ont désormais un rendement de près de 19 %, ce qui n’est plus très loin derrière les 25 % de la silicone, le matériel qui domine le marché mondial du solaire“.

Une production possible à l’échelle industrielle et pour de multiples usages

Mélangée directement à la peinture et applicable en plusieurs couches par pulvérisation, cette solution semble de plus parfaitement adaptée à la production de masse, au même titre que la peinture automobile ou l’imprimerie graphique par exemple. En effet, comme le précise les chercheurs et même si cette technologie doit encore être perfectionnée pour atteindre un taux de conversion approchant les 25 %, elle “peut être adaptée à d’importants volumes de fabrication” tout en minimisant de manière significative le gaspillage. Une fabrication en série donc qui permettrait de réduire d’autant plus des coûts de production déjà faibles.

D’autre part et parce qu’elles n’ont pas besoin de se structurer sur des panneaux rigides, ces cellules organiques pulvérisables offrent une infinité de possibilités dans l’avenir. “Peut-être qu’à l’avenir, les immeubles, ou même le toit des voitures, pourront générer de l’électricité“, imagine le professeur David Lidzey. L’utilisation de cette technologie pourrait également révolutionner le secteur de la téléphonie mobile en apportant une véritable solution aux problèmes d’autonomie récurrents que rencontrent les opérateurs.