Crépuscule

Le nouveau jour du solaire

Un matériau moderne ouvre des horizons insoupçonnés dans le domaine du photovoltaïque. Les atouts de la pérovskite et les défis qui lui restent à relever.

L’énergie solaire, c’est vert mais c’est cher

La faute à qui ? Au silicium, le matériau semi-conducteur qui constitue l’essentiel des cellules photoélectriques utilisées de nos jours. En vérité, l’ami silicium cumule les défauts : il est dur à extraire, compliqué à travailler, somme toute assez rare, limité dans ses formes utilisables, et ce sans compter qu’il a un nom beaucoup trop simple à prononcer. En cela, la pérovskite le bat à plate couture.

Ce mot barbare, qui regroupe en fait toute une famille de minéraux semi-conducteurs, est synonyme d’espoir et de défi dans le petit univers du photovoltaïque.

 

Rappelons-en le principe…

L’effet photoélectrique est une analogie de la photosynthèse des plantes.

Pour faire bref, les photons reçus par le rayonnement solaire (ou toute autre source de lumière) entraînent un flux d’électrons qui se traduit par l’établissement d’un courant continu. Un panneau solaire est composé d’unités qu’on appelle des cellules photovoltaïques. Les plus efficaces de celles utilisées aujourd’hui sont à base de silicium monocristallin. Elles peuvent atteindre un rendement de 25 %. Cela signifie qu’un mètre carré de panneaux solaires génèrent théoriquement 0,25 kW, puisque l’énergie solaire qui atteint la surface de la Terre est d’environ 1 kW/m². Avec cette quantité d’énergie-là, on peut éclairer une maison pendant quelques heures ou rouler 500 m en Smart électrique bleu métallisé. Bien sûr, les ondes lumineuses qui atteignent la surface de la Terre ne sont pas toutes identiques et on ne retrouve pas toujours cette constante de 1 kW/m². La quantité de photons reçus varie en fonction de l’ensoleillement et, bien entendu, de la durée du jour.

Mais le meilleur pour parler de ça, c’est encore Jamy :

La capacité du photovoltaïque à approvisionner une population croissante est sans cesse remise en question. D’autant plus que le réchauffement climatique, malgré ce que l’on raconte, n’a aucun effet positif sur la rentabilité d’une cellule photovoltaïque (ce n’est pas la chaleur qui est transformée en courant électrique mais bien la lumière). Il devient donc urgent de faire baisser les coûts. C’est ici que la pérovskite a son atout à jouer.

 

Pérovskite, entre faux espoirs et illusions factices

Puisqu’elle coûte entre deux et cinq fois moins cher à confectionner qu’une cellule à base de silicium, celle qui utilise la pérovskite pèse très lourd dans la balance économique. Très, très lourd même : les prestigieuses revues Nature et Science s’arrachent les articles qui traitent du sujet (amusez-vous à leur en envoyer un, vous verrez). En outre, les avantages abondent pour la pérovskite : dite organique (ou amorphe), elle rendrait possible « l’impression » de cellules photovoltaïques sur les vitres teintées des immeubles, sur les lunettes de soleil, les abribus vandalisés, les serviettes de plage, etc.

La recherche s’est donné pour but de trouver le type de pérovskite qui aurait le meilleur rendement énergétique – mais le véritable défi reste à relever. Les meilleurs de ces cellules atteignent 19 % de rendement en laboratoire (donc en conditions optimales), et certaines équipes de chercheurs suisses, berlinois ou japonais prétendraient atteindre prochainement les 22 %. On est encore derrière le silicium (25 %), sans compter que la plupart des pérovskites étudiées ne dépassent pas les 10 % de rendement. Il faudrait également rendre stables les cristaux de pérovskite, qui ont une fâcheuse tendance à se dissoudre à tout bout de champ.

Les meilleurs candidats seraient des halogénures de plomb très néfastes pour l’environnement. Une pilule difficile à faire passer quand on sait que le meilleur argument de l’énergie solaire reste son caractère « renouvelable ». Et pourtant… Et pourtant on n’abandonne pas ce très vieux rêve de l’être humain, celui de récolter notre énergie dans les rayons d’une étoile.

Damien Desbordes

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