Le stockage de l’énergie solaire est un problème récurrent, mais qui trouve aujourd’hui de plus en plus de solutions. Des chercheurs américains se sont inspirés du mécanisme de photosynthèse des plantes pour réussir à conserver l’énergie produite par les cellules photovoltaïques pendant plusieurs semaines. Une avancée qui pourrait changer la façon de concevoir les panneaux solaires.
Les matériaux utilisés actuellement dans la plupart des panneaux solaires posés sur les toits résidentiels ne peuvent stocker l’énergie du soleil que l’instant de quelques microsecondes. Une nouvelle technologie mise au point par les chimistes à l’université de Californie à Los Angeles (UCLA) est capable de stocker l’énergie solaire pendant plusieurs semaines. Les résultats ont été publiés le 19 Juin dans la revue Science.
Sarah Tolbert, professeur de chimie à l’UCLA est l’un des principaux auteurs de cette recherche. Elle explique :
« La biologie fait un très bon travail de création d’énergie à partir de la lumière du soleil. Les plantes le font grâce à la photosynthèse avec un rendement extrêmement élevé. […] Dans la photosynthèse, les plantes qui sont exposées à la lumière du soleil utilisent soigneusement les structures nanométriques organisées au sein de leurs cellules afin de séparer rapidement les charges [électriques]. »
Ces structures permettent d’écarter les électrons des molécules chargées positivement et de maintenir les deux séparés aussi longtemps que nécessaire. « Cette séparation est la clé qui rend le processus aussi efficace », ajoute Sarah Tolbert.
Un procédé aidant à remplacer le silicium
Aujourd’hui, les industriels cherchent à remplacer les panneaux solaires traditionnels construits à partir de silicium par des polymères, afin de baisser les coûts de matière première. Ces cellules photovoltaïques récentes composées de matériaux organiques utilisent des molécules dérivées du fullerène en tant qu’accepteurs d’électrons. Le fullerène, c’est une molécule de la forme d’un ballon de foot. Le plus commun d’entre eux est composé de 60 atomes de carbone.
L’un des inconvénients majeurs de ces structures organiques par rapport au silicium, c’est que les charges électriques positives et négatives séparées se recombinent souvent avant qu’elles ne puissent devenir de l’énergie électrique : du fait du désordre qui règne dans la structure, les électrons reviennent trop rapidement vers les chaines polymères, rendant le processus peu efficace.
Les chimistes de l’UCLA proposent de réorganiser les matériaux au sein des cellules photovoltaïques organiques, comme dans les plantes : en vert, les chaînes de polymères donneurs et en violet et orange, les fullerènes accepteurs.
Dans cette nanostructure recomposée, les électrons des chaines polymères sont expulsés vers le fullerène situé à l’extérieur. Ceux-ci sont alors piégés pendant plusieurs heures voire plusieurs semaines et peuvent ainsi produire de l’électricité quand on le souhaite.
Pour l’heure, les tests n’ont pu être réalisés qu’en solution, mais la prochaine étape est d’intégrer cette nouvelle technologie directement dans de véritables cellules solaires.
Reste aussi à savoir si les panneaux solaires organiques réussiront à remplacer les cellules de silicium. En effet, leur principale faiblesse réside dans leur durée de vie encore limitée induite par la dégradation des polymères lorsqu’ils sont exposés au Soleil.
Source : Futura-Sciences
