La nouvelle et prometteuse alchimie des photopiles

La plupart des cellules photovoltaïques - ou photopiles - sont composées de cristaux de silicium. Un matériau semi-conducteur extrait de la silice, ou oxyde de silicium (SiO2), très abondante dans la nature sous forme de sable ou de quartz. Pour transformer le rayonnement solaire en électricité, le silicium doit être d'une très grande pureté.

Jusqu'à présent, les fabricants utilisent des déchets de l'industrie électronique. Or le silicium de qualité électronique est extrêmement onéreux : de 50 à 100 euros le kilogramme. D'où l'idée de recourir à un silicium de qualité "métallurgique", moins pur mais aussi beaucoup moins coûteux, puisqu'il se négocie de 3 à 5 euros/kg.

Une unité industrielle pilote, Photosil, installée sur le site de Savoie-Technolac, travaille à un procédé de traitement du silicium métallurgique permettant d'éliminer ses impuretés grâce à une torche à plasma. Le coût de revient final, actuellement de 25 euros/kg, pourrait être abaissé à 15 euros/kg.

Les chercheurs s'efforcent aussi de réduire la quantité de silicium entrant dans les photopiles. Les plus courantes sont constituées de silicium sous forme cristalline, qu'il soit monocristallin (des tranches homogènes de 0,3 millimètre d'épaisseur) ou multicristallin (des morceaux reliés par des joints de grains).

La finesse accrue des outils de découpe a permis de diminuer de 20 à 12 grammes la quantité de silicium nécessaire pour obtenir 1 watt. Les ingénieurs espèrent descendre à 10, puis 8, voire 6 grammes, grâce à une technique de tirage du silicium fondu sous forme de ruban.

Un autre type de cellules, adaptées à des applications de faible puissance (calculettes, montres, lampes...), fait appel à du silicium non cristallisé, dit "amorphe", déposé en couche de quelques microns sur du verre. L'avenir, imaginent les chercheurs, est à la combinaison de toutes les formules - de l'amorphe sur du cristallin - pour exploiter au mieux le spectre des longueurs d'onde de la lumière.

Autres pistes : des traitements de la surface et de la structure du matériau semi-conducteur, afin de "piéger" le maximum de photons et de les convertir en électrons avec le minimum de déperdition. A plus long terme, des cellules à base de nanocomposants organiques, sous forme de films plastiques souples, pourraient se substituer au silicium ou s'y combiner.

"Nous connaissons déjà les technologies qui donneront les cellules solaires de la prochaine décennie, assure Philippe Malbranche, du CEA. Au-delà, c'est vrai, nous n'y voyons pas encore très clair. Mais nous sommes sûrs de progresser."

source: Le Monde