L’avenir du photovoltaïque sera… organique

Le soleil se profile décidément comme un acteur essentiel pour produire de l’énergie sans avoir recours aux combustibles fossiles. Mais si les cellules photovoltaïques au silicium sont en perte de vitesse pour différentes raisons et pêchent, en plus, par une lourde empreinte carbone, leurs cousines organiques se démarquent à vitesse grand V.

L’envol de leur rendement laisse espérer une industrialisation dans les prochaines années. Dans le futur, les murs et les toitures pourraient être recouverts de grandes toiles flexibles formées de millions de ces cellules composées de polymères assemblés en labo et qu’il suffira de dérouler pour les poser facilement.

Quand le soleil brille, les atomes qui façonnent ces cellules organiques s’activent à l’échelle nanométrique (un milliardième de mètre). Les particules de lumière, appelées photons, ont le don d’exciter les électrons contenus dans les semi-conducteurs organiques qui composent les cellules. Cette agitation électrique, il faut l’évacuer. Comment ? En plaçant, au contact des semi-conducteurs, un matériau capteur d’électrons excités. Et le tour est joué.

Fines, résistantes, flexibles, peu coûteuses, facilement remplaçables et recyclables, les avantages des cellules organiques sont multiples. Mais avant qu’elles ne conquièrent le monde, il reste deux défis à relever. Le premier consiste à développer des modes de synthèse organique respectueux de l’environnement (basses température et pression de réaction, solvants non toxiques, etc.). Le second est d’amener leur rendement électrique à minimum 15 %. C’est le seuil à dépasser pour que les cellules organiques deviennent compétitives avec les cellules au silicium. A elles, ensuite, la phase d’industrialisation et les applications concrètes.

De ce moment fatidique, on s’approche à grands pas. En février dernier, la start-up allemande Heliatek annonçait avoir battu le record mondial de rendement de conversion de la lumière solaire en électricité avec une cellule photovoltaïque organique à multi-jonctions. En 10 ans de travail, elle a réussi à faire passer le rendement du solaire organique de 3 à 13,2%. Une belle avancée, toutefois assombrie par le coût élevé du type de cellules utilisé.

Mais des cellules organiques peu coûteuses, ça existe. Et depuis quelques jours, l’astuce pour en booster le rendement aussi. Des chercheurs israéliens ont en effet découvert que ce n’est pas tant la nature des polymères qui importe, mais l’agencement des atomes dans l’espace. « L’efficacité des cellules photovoltaïques organiques et leur production d’électricité sont limitées par leur aspect structurel », explique le professeur Nir Tessler, auteur d’une étude parue dans Journal of Applied Physics. En modifiant subtilement l’emplacement des atomes, son équipe de chercheurs est parvenue à faire grimper le rendement électrique de 10 à 15 %. Soit un bond de 50 % ! Une nouvelle révolution énergétique avec pour étendard les cellules organiques ne devrait donc plus tarder.

LAETITIA THEUNIS