L'avenir de l'énergie solaire pourrait être une encre

La Terre reçoit plus d'énergie solaire en une heure que la planète entière n'en consomme en un an. Pour l'instant, les piles photovoltaïques en silicium ne produisent qu'environ un millionième de l'électricité employée, laquelle coûte cinq à six fois plus cher que celle provenant des centrales hydroélectriques, nucléaires ou thermiques. D'autres pistes sont prometteuses : il s'agit d'abord des "couches minces", puis du photovoltaïque organique et enfin, une technique qui s'avère révolutionnaire, celle de l'encre solaire.

Le crépuscule du photovoltaïque de première génération

À plus ou moins brève échéance, le panneau du type module photovoltaïque et destiné à récupérer le rayonnement solaire pour le convertir en énergie électrique aura vécu. Même chose pour les capteurs solaires thermiques traditionnels. Coûteux, inesthétiques, encombrants et lourds à transporter, leur fabrication énergivore et leur future et problématique élimination présentent des risques environnementaux estimés trop élevés, comme c'est le cas de tout processus industriel. Minimiser le coût correspondrait à minimiser le matériau (tranches de silicium cristallin ultra purifié) et à réduire d'autant plus le cycle de vie du module. L'émission de CO² par kWh produit par un module sur un cycle de vingt ans est de l'ordre de 10 à 40% de celle d'une centrale thermique, ce qui révèle un bilan carbone très lourd. Sortir au plus vite de ce modèle qui fut pionnier en son temps est donc souhaitable.

La piste des « couches minces »

Dans un domaine plus innovant, on travaille depuis des années sur les couches minces, un nouveau matériau semi-conducteur sophistiqué du nom de GIGS (Cuivre Indium Gallium Sélénium). Le procédé de fabrication, léger et continu, consiste à étendre quatre fines couches polycristallines successives sur une bande métallique souple. Cette technologie à couches minces permet de diviser par deux le coût du watt solaire et d'obtenir une énergie renouvelable donnée comme non polluante (?). Il suffirait d'équiper un toit sur deux pour assurer, par exemple, la totalité de la consommation française. Dans l'alliage CIGS, la concentration d'indium et de gallium peut varier du séléniure de cuivre et d'indium pur à du séléniure de cuivre et de gallium pur. Comme dans les cellules de première génération issues du silicium, cette technique utilise le principe de la jonction dite PN en physique des semi-conducteurs. L'application sur le marché ne saurait tarder.

Le photovoltaïque organique

De nature toute autre, plus compétitive du point de vue environnemental et surtout beaucoup plus économique à résistance et usage égaux, la technique des cellules photovoltaïques organiques se présentent avec au moins une couche active composée de molécules semi-conductrices organiques. Il en existe trois versions : les organiques moléculaires, celles en polymères et les hybrides. Utilisant du plastique comme substrat, ces cellules offrent la perspective d'une production en continu qui permettrait enfin l'accès à des panneaux solaires à un prix très raisonnable. À l'étude depuis déjà presque vingt ans, cette technique reste encore expérimentale, des avancées concernant l'efficacité et l'encapsulation restant à réaliser.

Naissance d'une encre solaire

Au pouvoir si infini qu'elle apparaît philosophale, comme la pierre alchimique du même non…

Écouter de la musique grâce à son tee-shirt ou à son pull, faire fonctionner un réfrigérateur portatif en le reliant à une tente, éclairer un magasin au moyen d'un banal auvent, recharger son téléphone ou son appareil photo par simple branchement sur une feuille de plastique dépliée telle une carte routière, il s'agit de scénarios à court terme vraisemblables grâce à une nouvelle génération de piles photovoltaïques organiques souples.

Telles sont les objectifs des recherches présentement finalisées par l'Institut des sciences des microstructures du CNRC de l'Université de Laval (Canada), en vue de mettre sur le marché des piles photovoltaïques d'un tout nouveau genre, puissantes et bon marché. Une société Nord-américaine (Konarka dans le Massachusetts) teste cette encre solaire en vue de sa commercialisation. Une imprimante à jet de cette encre pour cellules solaires est déjà opérationnelle.

L'encre en question est un semi-conducteur polymérique dénommé polycarbazole, une encre de plastique disponible en plusieurs couleurs, qui absorbe les rayons solaires pour les convertir en électricité. Sa production n'exige pas d'installations spéciales et on peut adapter toute presse rotative d'une imprimerie afin d'appliquer une mince couche de cette substance sur un quelconque substrat souple, exactement comme on imprime un journal. On fera ensuite des tentes, des auvents, des vêtements, des sacs, des emballages....source planeteinfo