Des chercheurs de « Georgia Institute of Technology » et de « Purdue University » ont développé des cellules solaires à base de matériaux naturels facilement recyclables. Ces cellules sont fabriquées sur un substrat de nanocristaux de cellulose (CNC pour « Cellulose Nanocrystals »), un nanomatériau optiquement transparent qui se trouve abondamment dans les plantes et les arbres.
Une fois son cycle de vie terminé, la cellule peut être rapidement recyclée en étant simplement immergée dans un bain d’eau à température ambiante. Le substrat de CNC se dissout en quelques minutes, permettant la séparation et la récupération des principaux constituants de la cellule, dont la couche active qui est constituée d’un semi-conducteur organique. Cette découverte ouvre la voie à une technologie solaire à la fois recyclable, durable et renouvelable.
En effet, alors que l’énergie solaire constitue la source potentielle d’énergie la plus importante sur Terre, son exploitation n’est actuellement pas satisfaisante. Les cellules commercialisées sont fabriquées à partir de cristaux de silicium, et les cellules organiques de laboratoire sont déposées sur des substrats de verre ou de plastique, dont le recyclage pose des difficultés à la fin de cycle de vie de la cellule, créant ainsi un nouveau problème écologique potentiel. L’intérêt d’une technologie recyclable est ainsi nécessaire et primordiale.
Cependant les cellules à base de CNC ne sont pas encore suffisamment performantes pour entrer en compétition avec les cellules à base de silicium actuellement dominantes sur le marché. En effet, le rendement de conversion de l’énergie lumineuse en énergie électrique atteint les 2.7% pour les premières, contre 16 à 20% pour les secondes. Le Professeur Bernard Kippelen, meneur de l’étude, explique que ce résultat est toutefois nettement meilleur que ce qui avait jusqu’alors été réalisé avec des cellules solaires fabriquées à partir de matières premières renouvelables. De plus, il précise que le rendement des cellules à base de CNC est limité par la faible capacité à transmettre la lumière d’une des électrodes du semi-conducteur, ce qui peut être nettement amélioré. Afin de permettre leur déploiement, il faudra également développer des couches minces qui permettront de protéger les cellules solaires des intempéries.
Par ailleurs, l’utilisation du CNC représente un intérêt bien au-delà de la seule application aux cellules solaires. En effet, ce nanomatériau présente d’excellentes propriétés, précieuses pour toute application au sein de dispositifs électroniques organiques : bonne flexibilité mécanique, poids léger, faible rugosité, transparence optique, etc., ouvrant ainsi la voie à un marché durable pour les circuits intégrés en général, et les sources de lumière basées sur des technologies de diodes électroluminescentes organiques (OLED pour « Organic Light-Emitting Diodes).
Catherine Marais, deputy-phys.mst@consulfrance-houston.org ;
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