Des éléments végétaux comme alternative aux capteurs solaires …

En étroite collaboration avec le MIT, Massachussets Institute of Technology et l’école Polytechnique Fédérale de Lausanne EPFL, une nouvelle découverte a été réalisée concernant l’approche de conception de nouveaux modules photovoltaïques conçus à partir d’éléments végétaux qui constituerait une véritable alternative simple et peu coûteuse.

Cette recherche se porte sur l’utilisation de la protéine nécessaire à la photosynthèse chez les végétaux. Ainsi un chercheur du MIT, Andreas Mershin, a élaboré un nouveau système de production générant du courant électrique. Une nouvelle piste pour générer  l’énergie solaire, simple à mettre en œuvre et peu coûteuse.

Ces études complètent déjà une série de recherches menées par Shuguang Zhang dans le Center for Biomedical Engineering du MIT et le professeur Michael Graetzel de l’EPFL 

Ainsi, au départ des premières recherches Shuguang Zhang était parvenu à isoler un grand nombre de molécules, regroupées sous le nom de photosystème-I (PS-I), les minuscules structures d’une cellule végétale, qui permettent la photosynthèse. Le chercheur et ses collègues ont extrait le PS-I de plantes et l’ont stabilisé chimiquement, puis ils en ont déposé une couche sur un substrat de verre. Ce dispositif s'est révélé capable de produire du courant électrique lorsqu’il est exposé à la lumière, comme une cellule solaire classique. L’étape suivante consistait à trouver un moyen d’amplifier ce courant.

Dans le laboratoire de Michael Graetzel, Andreas Mershin est arrivé à adapter un substrat photovoltaïque bien plus efficace pour absorber la lumière solaire. Ce substrat est comparable à celui utilisé dans les cellules solaires à colorant, dites «cellules Graetzel», spécialité de ce laboratoire, mais la substance PS-I est radicalement différente du colorant utilisé habituellement. Le défi apporté par une telle modification a permis d’améliorer également ces cellules solaires à colorant, en particulier grâce au développement d’un mécanisme qui transporte les électrons plus efficacement entre les extrémités des pôles, comme dans une pile.

Une «forêt» de nanofils. Andreas Mershin a en effet pu créer une minuscule «forêt» de nanofils d’oxyde de zinc (ZnO), ainsi qu’une nanostructure de dioxyde de titane (TiO2) de type spongieux, enrobée d’une matière organique dérivée de bactéries, chargée de capter la lumière. Les nanofils ont servi non seulement de support pour la matière organique, mais aussi de câbles pour véhiculer les électrons produits par les molécules à l’intérieur de la couche de matière organique, à partir desquels celle-ci pourrait être reliée à un circuit. « C’est une sorte de nano-forêt électrique », explique le chercheur.

Selon lui, le procédé a été tellement simplifié que pratiquement n’importe quel laboratoire pourrait le reproduire – y compris des laboratoires de sciences à l’université, et même dans les écoles – permettant aux chercheurs partout dans le monde de commencer à étudier ce procédé et de proposer d’autres perfectionnements. «L’efficacité du nouveau système est 10 000 fois supérieure à la version précédente, bien qu’il ne convertisse pour l'heure que 0,1% de l’énergie solaire en électricité. Cependant, 1 à 2 pour-cent d’efficacité seront suffisants pour que l'on puisse imaginer une utilisation commerciale, car les ingrédients ne coûtent presque rien et le procédé de fabrication est particulièrement simple», précise Andreas Mershin.

Ces recherches ont été financées en partie par une subvention sans restriction octroyée par la société Intel et ont aussi bénéficié de la participation de chercheurs de l’University of Tennessee.