Un panneau solaire, on l’imagine en plaque épaisse et lourde, vissée sur un toit. La recherche européenne travaille pourtant sur tout autre chose : une fine couche de cristaux qui capte la lumière avec une efficacité très élevée et que l’Europe pourrait fabriquer chez elle. Le projet DIAMOND, financé par l’UE, a montré en laboratoire ce que cette pérovskite sait déjà faire — et le test qui suit dit si ce genre de travail patient sur les matériaux nouveaux te ressemble.
La question paraît absurde : un appareil de bureau qui produirait lui-même le courant dont il a besoin. Elle devient sérieuse dès qu’on change la forme du panneau solaire. Tant que capter la lumière suppose une plaque rigide, épaisse et lourde, l’énergie solaire reste une affaire de toitures et de champs. Si la couche qui capte la lumière devient assez fine pour se déposer sur une surface quelconque, la liste des endroits où poser un générateur s’allonge d’un coup. C’est le terrain sur lequel travaille la recherche européenne en photovoltaïque.
La technologie solaire à pérovskite repose sur une fine couche de cristaux qui assure une capture de l’énergie très efficace. Le mot ne désigne pas une matière exotique unique, mais une famille de cristaux partageant la même architecture atomique, que les chimistes savent moduler. C’est là que se joue la différence avec un panneau classique. Une cellule au silicium réclame un matériau très pur, découpé en tranches, ce qui impose une épaisseur et une rigidité. Une couche mince, elle, se dépose. Le support peut alors être léger, et la quantité de matière engagée par mètre carré diminue — ce qui pèse directement sur l’empreinte carbone du panneau, c’est-à-dire sur tout ce qu’il a fallu extraire, chauffer et transporter avant qu’il ne produise son premier watt.
La technologie du silicium actuelle atteint ses limites théoriques. La formule mérite d’être dépliée, car elle ne parle pas d’un défaut de fabrication. Le rendement d’une cellule, c’est la part de l’énergie lumineuse reçue qui ressort sous forme d’électricité. Cette part ne vaudra jamais cent pour cent : la lumière du Soleil arrive en photons d’énergies très diverses, et un matériau donné ne sait en exploiter qu’une partie. Les photons trop faibles le traversent sans rien produire, les trop énergétiques cèdent leur excédent sous forme de chaleur. La physique fixe donc un plafond propre à chaque matériau. Quand une filière s’en approche, progresser ne dépend plus de l’ingénierie : il faut changer de matériau, ou en superposer plusieurs.
Le projet DIAMOND, financé par l’UE, visait précisément à faire progresser le développement de la technologie solaire à pérovskite. Son coordinateur, Uli Würfel, résume ce qui a été mesuré : « Nous sommes ravis d’avoir enregistré un taux de rendement de conversion énergétique (RCE) des cellules solaires légèrement supérieur à 27 %, battant ainsi le record mondial pour les cellules solaires en silicium cristallin de l’époque ». Un chiffre de laboratoire ne se confond pas avec un produit : il dit qu’une voie reste ouverte, pas qu’elle est déjà praticable à l’échelle industrielle. C’est déjà beaucoup, puisque la question posée était de savoir s’il restait de la marge.
Stables, peu coûteuses et pouvant être produites en Europe : c’est ainsi que le projet décrit les cellules photovoltaïques à pérovskite de la prochaine génération. Chacun de ces mots correspond à un chantier distinct, et il faut qu’ils aboutissent ensemble.
La quasi-totalité de la production de panneaux a lieu en Asie. Ce constat n’est pas une remarque géographique en passant : il décide de qui fixe les prix, de qui maîtrise les procédés et de ce qui arrive quand une chaîne d’approvisionnement se grippe. L’énergie solaire est un élément clé des objectifs de neutralité climatique de l’UE, et en dépendre suppose d’en produire les composants. Uli Würfel le formule ainsi : « Nos résultats renforcent le potentiel de la technologie photovoltaïque à pérovskite qui, une fois transférée à l’industrie, créera de nouveaux emplois et réduira la dépendance à l’égard des importations de panneaux photovoltaïques et de l’énergie elle-même. »
Derrière une couche de cristaux se rangent des disciplines très concrètes : la physique du solide, qui explique pourquoi un matériau a le plafond de rendement qu’il a ; la chimie des matériaux, qui compose et stabilise les cristaux ; l’ingénierie des procédés, qui transforme une recette de laboratoire en ligne de fabrication. S’y ajoutent la métrologie, qui vérifie qu’un rendement annoncé est bien mesuré, et l’analyse de cycle de vie, qui compte l’énergie dépensée avant la première heure de production. Une filière énergétique ne se décide pas seulement au laboratoire : elle a besoin de gens capables de la mesurer, de la fabriquer et de l’expliquer.
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