Capteurs solaires: les pistes de l'avenir

La transformation de la lumière du soleil en électricité se heurte à des problèmes techniques et de coût. Les solutions existent déjà; des chercheurs tentent de les rendre plus performantes

EDF et Saint-Gobain se mettent, à leur tour, en quête d'un procédé économique pour convertir la lumière en électricité. Associés à l'Ademe (Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie) et au CNRS, les deux industriels français souhaitent commercialiser dans quelques années un nouveau type de photopile à base de diséléniure de cuivre et d'indium (CIS), un matériau susceptible de concurrencer le silicium, habituellement utilisé. L'annonce est une péripétie de plus dans l'histoire déjà fort mouvementée de l'énergie solaire. Cela fait plus de vingt ans que les scientifiques sont à la recherche de la technologie idéale!

L'«effet photovoltaïque» est connu depuis longtemps. Lorsqu'un photon, un «grain» de lumière, rencontre un atome de certains matériaux particuliers, dits semi-conducteurs, il a le pouvoir de mettre en mouvement un de ses électrons. Le flot de ces particules crée alors l'électricité. Pour réaliser des cellules photovoltaïques, les industriels ont aujourd'hui recours au silicium. Problème: pour que ces photopiles fonctionnent, elles doivent être réalisées en un matériau ultrapur comparable à celui des composants électroniques. Or le coût de cette matière première et celui de sa mise en forme comptent pour près de 40% dans le prix des cellules. Et, d'année en année, il est de plus en plus prohibitif. Aussi, scientifiques et ingénieurs ont aujourd'hui un objectif: diviser par deux le tarif facturé au consommateur, compris actuellement entre 2 et 3 euros le watt produit.

Economiser la matière première

Premier objectif: rendre moins chères et plus efficaces les technologies existantes. Le n° 1 français, Photowatt, propose d'augmenter la taille de ses cellules et cherche à déplacer vers l'arrière de la pile (le côté tournant le dos au soleil) les connexions électriques les reliant entre elles à l'intérieur d'un module. La fabrication est ainsi simplifiée et la production d'électricité augmentée «de quelques pour cent». Autre défi: économiser la matière première. Dans le procédé classique, le silicium est d'abord coulé dans des creusets pour façonner des lingots, qui seront eux-mêmes coupés en blocs, puis sciés en plaquettes. Au cours de ces opérations, plus de la moitié de la matière initiale est perdue et les creusets détruits. Plusieurs solutions sont à l'étude. Certains laboratoires travaillent à des systèmes pour fabriquer directement de fins rubans de silicium.

D'autres (à l'Ecole nationale supérieure de chimie de Paris, par exemple) développent des méthodes pour purifier à faible coût le silicium métallurgique avec des «torches à plasma». En cours de construction à La Souterraine (Creuse), l'usine de la société Emix produira d'ici à la fin de l'année des plaquettes, grâce à un procédé mis au point par le laboratoire Madylam du CNRS, à Grenoble.

Second objectif des scientifiques: développer industriellement la filière des cellules dites en «couches minces». Il s'agit ici de réduire d'au moins 10 fois l'épaisseur des photopiles afin d'en diminuer les coûts: de 3/10 à moins de 3/100 de millimètre. Le laboratoire Phase du CNRS (Strasbourg) travaille sur des méthodes permettant de cristalliser directement le matériau traditionnel sur une plaque de verre ou de céramique. Le Genec (Groupement énergies nouvelles de l'établissement de Cadarache) du CEA, à Grenoble, et l'Insa (Institut national des sciences appliquées), à Lyon, proposent, de leur côté, de réaliser cette opération sur un bloc de silicium dont la surface a été préalablement soumise à un bombardement de protons. L'étape de cristallisation étant mise en œuvre sur un matériau fragilisé, la fine pellicule ainsi formée est facilement détachable.

Nouveau champ d'application

Enfin, dernière voie explorée par les spécialistes de l'énergie solaire: celle des matériaux innovants. Bien qu'encore au stade du laboratoire en raison de leur faible rendement et durée de fonctionnement, des cellules entièrement réalisées en molécules organiques ou plastiques pourraient dans un avenir lointain envahir le marché. A la fois économiques et rapides à fabriquer, ces photopiles high-tech auraient l'avantage d'être de grande taille, biodégradables et... souples! Leur mise au point ouvrirait un champ d'application entièrement nouveau à l'énergie photovoltaïque. Les utilisations aujourd'hui envisagées vont du chargeur de batterie de téléphone portable aux codes-barres intelligents pour chariots de supermarché. Sans compter les peintures photovoltaïques, des produits qui, apposés aux murs, fourniraient de l'électricité grâce aux seuls rayons du soleil.

source:http://www.lexpress.fr/info/sciences/dossier/eolienne/dossier.asp?ida=399505