Un groupe de chercheurs de l’Université de Cambridge a récemment fait une avancée majeure dans le domaine des cellules solaires en développant une technologie permettant de créer des cellules photovoltaïques à partir d’un seul matériau. Cette découverte promet de transformer non seulement l’industrie solaire mais également la manière dont l’électricité est produite à partir de la lumière. En utilisant des matériaux organiques, ces scientifiques ont créé une cellule qui affiche une efficacité de conversion de l’énergie proche de 100%, un exploit sans précédent dans le secteur.
Une avancée technologique significative
Cette innovation repose sur un mécanisme découvert par un groupe de recherche dirigé par le professeur Hugo Bronstein. Ils ont mis au point un halogénure organique appelé P3TTM, qui contient un électron non apparié au sein de sa structure. Ce type de matériau est capable de générer des charges électriques de manière autonome, ce qui constitue une véritable révolution par rapport aux designs traditionnels qui nécessitent plusieurs matériaux pour fonctionner.
La recherche, récemment publiée dans la revue Nature Materials, démontre que lorsqu’une cellule solaire est fabriquée avec P3TTM, elle construit une efficacité étonnante en transformant presque toute la lumière incidente en charge électrique. Contrairement aux cellules solaires conventionnelles qui dépendent de la jonction entre deux matériaux différents, ce nouveau système fonctionne grâce à l’interaction des électrons non appariés entre des molécules identiques, optimisant ainsi la création d’électricité.
Comment fonctionne cette technologie
L’un des aspects fascinants de cette nouvelle cellule solaire réside dans son mécanisme d’absorption de la lumière. Lorsqu’un photon de lumière est absorbé, un électron se déplace d’une molécule à une autre, générant ainsi une charge positive et une charge négative qui peuvent être extraites sous forme de courant électrique. Selon Bowen Li, chercheur principal au Cavendish Laboratory, cette interaction des électrons non appariés imite des propriétés que l’on trouve dans les isolateurs Mott-Hubbard, ce qui confère à ce système des caractéristiques uniques et performantes.
Ce phénomène de charge, en raison de la configuration des molécules, provoque une « descente énergétique » qui facilite le mouvement de l’électron vers un voisin. Ce processus est fondamental puisqu’il permet une conversion d’énergie rapide et efficace, améliorant ainsi la performance des cellules par rapport aux matériaux conventionnels. Cela pourrait également réduire considérablement les coûts de fabrication, rendant l’énergie solaire plus accessible.
Vers une commercialisation et un avenir prometteur
Bien que cette avancée soit théoriquement excitante, la question de sa commercialisation reste en suspens. Les chercheurs, en collaboration avec d’autres experts, continuent de travailler sur des structures moléculaires qui favoriseront le contact optimisé entre les molécules et assureront une stabilité à long terme sous conditions réelles. La durabilité et la robustesse de ce matériel sont des éléments cruciaux qui devront être démontrés dans les années à venir.
Durant ces dernières décennies, le coût de l’énergie solaire a déjà chuté de près de 91%, rendant cette technologie plus viable. Si la découverte de Cambridge parvient à se concrétiser, elle pourrait redéfinir les standards de l’industrie. Les cellules fabriquées à partir d’un seul matériau pourraient offrir une alternative plus légère et moins coûteuse que les modèles actuels, qui allient divers semiconducteurs.
Impact sur l’industrie solaire
La recherche autour des cellules solaires à un seul matériau pourrait également contribuer à établir de nouveaux indices de performance. En favorisant l’utilisation de matériaux simples et potentiellement moins chers, cette innovation pourrait transformer la manière dont les panneaux photovoltaïques sont produits et commercialisés. Les implications sont immenses tant sur le plan écologique qu’économique.
En effet, les nouvelles technologies comme celles-ci ouvrent la voie à des systèmes énergétiques plus écologiques. La possibilité d’atteindre une efficacité de conversion proche de 100% sans nécessiter de matériaux complexes représente un tournant majeur dans la lutte contre le changement climatique et pour l’optimisation des ressources.
Pour en savoir plus sur d’autres innovations solaires, vous pouvez consulter des ressources à jour, comme celles disponibles sur France Renouvelables ou sur Sciences et Avenir.
