La pérovskite : bientôt une place au soleil pour ce matériau miracle ?

Une fantastique quête scientifique

Décrite pour la première fois en 1839 par le minéralogiste allemand Gustav Rose à partir d’échantillons provenant de l’Oural, cette espèce minérale cristalline est principalement composée d’oxydes de calcium et de titane. Pendant longtemps, elle a été utilisée pour fabriquer certains composants électroniques, et plus récemment pour produire des matériaux sans résistance électrique (supraconducteurs). Tout change à partir de 2009. Cette année-là, la pérovskite devient du jour au lendemain un candidat crédible au remplacement des coûteuses cellules solaires en silicium. Le groupe japonais Tsutomu Miyasaka présente ses prototypes utilisant un composé hybride à base de pérovskite comme colorant. Seul souci : les rendements obtenus sont très bas. À peine 4 % de la lumière du soleil est transformée en électricité.

Qu’importe ! La fièvre pour les pérovskites est lancée et va peu à peu gagner les chercheurs du monde entier. Trois ans plus tard, en 2012, une équipe britannique découvre que certaines pérovskites peuvent constituer de très bons matériaux photovoltaïques. Ils absorbent bien la lumière du soleil et contiennent les propriétés électroniques adéquates pour séparer les charges électriques et assurer leur mobilité. Les premières cellules solaires à base de pérovskites sont produites et obtiennent des rendements encourageants : 10 %. Depuis, sous l’impulsion de divers laboratoires de recherche, les records ne cessent de tomber : 15 % en 2013, 20 % en 2014 et près de 23 % en 2018, soit un résultat à peu près équivalent à celui du silicium. Autres avantages et non des moindres : les pérovskites peuvent être manipulées sous forme d’encre pour de grands revêtements et leur coût de fabrication est moitié moins élevé que celui du silicium.

Un cristal aux qualités insoupçonnées et inexpliquées

Faut-il en déduire que nous verrons bientôt fleurir sur les toits des panneaux solaires équipés de ce cristal prodige ? Rien n’est moins sûr. Les pérovskites restent encore un matériau de laboratoire. Ses records de rendement n’ont été effectués que sur de petites surfaces d’à peine quelques millimètres carrés. De plus, de nombreux verrous subsistent. Les pérovskites sont très fragiles. Elles se décomposent en présence d’humidité. Leur sensibilité aux rayons ultraviolets, à l’oxygène et à la chaleur pose problème. Et, plus problématique encore, les recettes de pérovskites contiennent du plomb, un matériau hautement toxique. Il y a certes eu des tentatives de remplacer le plomb par de l’étain. Toutes se sont soldées par un échec.

Néanmoins, les chercheurs ne désespèrent pas de pouvoir surmonter un jour ces obstacles. Ainsi, le projet européen GOTSolar s’est donné pour objectif de développer une technologie tandem. Celle-ci consiste à utiliser conjointement le silicium et la pérovskite. La performance des panneaux solaires augmente et la production de silicium diminue. D’autres laboratoires essaient d’approfondir leur connaissance de cette nouvelle matière. Celle-ci est en effet loin d’avoir livré tous ses secrets. Contrairement aux autres matériaux photovoltaïques, les pérovskites n’ont pas une structure rigide et on ignore toujours à l’heure actuelle l’origine de leurs propriétés. Le jour où celles-ci seront comprises, les performances pourraient s’envoler et la filière industrielle se mettre réellement en place. Ce n’est donc pas pour tout de suite.

Des LED à la lutte contre le cancer

Par contre, dans un avenir proche, les pérovskites pourraient être utilisées dans des applications où la question de la stabilité est moins cruciale. C’est notamment le cas pour les téléphones mobiles ou, en tant que source de lumière, pour l’éclairage LED et les écrans à cristaux liquides (LCD). Les pérovskites semblent en effet surpasser, en pureté de couleurs, toutes les autres sources. En particulier pour le vert, la couleur la plus difficile à fabriquer.

Plus écologique et moins chère à fabriquer, la pérovskite pourrait aussi se révéler un allié précieux dans la lutte contre le cancer. Le programme européen Namdiatream a développé des nanoparticules à base de pérovskites capables de s’attacher spécifiquement aux cellules cancéreuses. Ces pérovskites ont la particularité de doubler la fréquence de la lumière qui les traverse. En les illuminant avec un laser de couleur verte, les nanoparticules produisent de l’ultraviolet, une radiation nocive qui détruit l’ADN. Grâce à cette technique, des chercheurs de l’Université de Genève sont parvenus à tuer spécifiquement des cellules tumorales au cours d’expériences sur des lignées de cellules humaines.

La pérovskite n’a peut-être pas encore sa place au soleil mais la fièvre qu’elle suscite n’est pas près de tomber !

Source : Blog Creosnews sur : http://www.creosnews.lu/