Les films photovoltaïques organiques vont révolutionner l’accès à l’énergie propre

Dans la course à la transition énergétique, le photovoltaïque ne cesse de gagner du terrain. Toutefois, des critiques récurrentes lui sont associées concernant sa gourmandise pour les matériaux rares et les pollutions qu’il génère dans sa phase d’industrialisation. De nouvelles cellules photovoltaïques apparaissent donc dans l’agenda des laboratoires du monde entier : ce sont les cellules photovoltaïques organiques, pleines de promesses sur leurs usages et leur bas coût mais dont les rendements électriques sont encore peu compétitifs. Une jeune société israélienne semble avoir trouvé la formule et annonce des rendements améliorés de 50 %, ce qui ouvre en grand les portes d’une commercialisation imminente.

S’il est un secteur où les chercheurs ne cessent d’innover, c’est bien celui des cellules photovoltaïques. L’enjeu est en effet énorme car la transition d’une énergie fossile vers une énergie propre n’est plus un rêve mais une réalité qui commence à prendre consistance. Les laboratoires du monde entier travaillent donc d’arrache-pied pour améliorer et inventer de nouveaux matériaux. C’est le cas des cellules photovoltaïques organiques contenant des briques « biologiques » à base de peptides électroniques, capables d’absorber les rayonnements solaires et de les transformer en électricité. Ces cellules organiques nourrissent de grands espoirs car non seulement elles sont faites de matériaux imitant le vivant, naturels, mais en plus leur caractère écologique est incontestable.

Il y avait toutefois un bémol à l’engouement que pouvait susciter ce nouveau type de cellules ; elles ont un faible rendement énergétique, ce qui les rendait difficilement compétitives avec leurs aïeules artificielles faites de silicium et parfois de cuivre, d’indium ou de tellurure de cadmium.

Cette limite de rendement des cellules organiques semble sur le point d’être dépassée. C’est ce qu’affirme le professeur Nir Tessler directeur de recherche à l’Institut de Technologie d’Israël Technion : « Nous avons découvert que l’efficacité des cellules photovoltaïques organiques et leur production d’électricité sont limitées par leur aspect structurel ».

Les équipes de recherche ont démontré dans le Journal of Applied Physics que ces limites pouvaient être levées en innovant sur la manière dont les cellules sont agencées et non plus seulement sur la nature des matériaux. En travaillant sur cette piste, les chercheurs ont atteint des performances et des rendements supérieurs de 50 % à la normale. Cela se traduit par une conversion de l’énergie solaire en électricité à l’intérieur des cellules de l’ordre de 10 à 15 %, seuil à partir duquel une phase d’industrialisation et de commercialisation peut être envisagée. Les scientifiques espèrent pouvoir sortir un prototype fonctionnel dès l’année prochaine.

Il y a urgence car d’autres laboratoires avancent eux aussi et annoncent des performances améliorées. C’est le cas de l’allemand Heliatek dont les équipes de R&D ont annoncé avoir atteint le record mondial de 13.2 % de rendement, en travaillant sur la chimie de nouveaux matériaux organiques. Mitsubishi détenait le précédent record mais promet des prouesses pour très bientôt. Le français Armor, affirme quant à lui avoir mis au point la technologie Beautiful Light Project permettant de transformer la lumière en énergie grâce au « film photovoltaïque de troisième génération ».

Le secteur est hyperactif car tout le monde s’accorde à dire que les cellules organiques solaires joueront un rôle central dans les questions énergétiques et écologiques à un niveau global. En effet, elles sont non seulement moins coûteuses que les cellules classiques, mais en plus elles sont fines, résistantes, flexibles, certaines sont même transparentes, elles sont facilement remplaçables et recyclables. Quand elles arriveront sur le marché, elles rempliront des usages extrêmement nombreux. Leur particularité est en effet d’être flexible. Ce sont concrètement des films polymères dans lesquels les cellules organiques sont encapsulées. On peut donc imaginer de les utiliser comme des revêtements à coller sur les façades et vitres des immeubles, les toitures ou même directement sur des appareils qu’elles alimenteront en électricité bon marché et toujours disponible.

Des machines permettant d’imprimer à bas coût et à grande échelle ces matériaux sont en préparation. C’est le cas notamment de la startup Eight19 qui annonce être en capacité de produire des films photovoltaïques, sur des machines ressemblant à des rotatives de presse, à la cadence de 3.6 km à l’heure.

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