Les matériaux photovoltaïques organiques coûtent moins cher, sont souples, peuvent être « peints ». Une équipe de l’Institut National de l’Energie Solaire, à Savoie Technolac est bien engagée dans cette voie.
Dans le flacon qui tient la chercheuse de l’INES, une substance rouge, qui peut être diluée, appliquée, et entrer la composition d’un composant photovoltaïque. D’un autre côté un composant de quelques centimètres carrés, sur un matériau souple, promesse d’une nouvelle percée pour la production d’électricité à partir des photons émis par le Soleil.
L’objectif est clair pour Stéphane Guillerez et ses collègues du laboratoire « composants actifs » de RDI (Recherche, Développement, Industrialisation), la branche de l'Institut National de l'Energie Solaire chargé de l'innovation : aboutir aux premières applications intégrant des matériaux organiques. L’objectif c’est bien d’explorer toute une filière alternative à la filière silicium.
Le silicium, matériau traditionnel du photovoltaïque affiche certes des performances intéressantes : plus de 15% de l’énergie reçue sont transformés en électricité. Mais, sans parler des tensions sur le marché du silicium, le matériau a quelques inconvénients qui limite son intérêt pour toute une série d’applications. Les cellules sont rigides, et leur production consomme beaucoup d’énergie. Il faut fondre le silicium à 800 degrés. Il faut aussi que le silicium soit très pur, et précisément dopé par des atomes de bore qui accroissent ses performances photovoltaïques. « Le dopage est très sensible, il faut être précis au niveau de la partie par million » explique Stéphane Guillerez. Bref, le silicium, c’est beaucoup d’énergie grise et de risques de défaut. C’est donc cher.


Matériaux plus abondants
Aussi la recherche s’intéresse-t-elle à des matériaux plus abondants, dont la production est moins gourmande en énergie et la fabrication plus aisée. Les matériaux organiques répondent à ces exigences : leur production est possible à des températures bien inférieures et ils sont moins sensibles à des erreurs de dosage. Les matériaux peuvent aussi être mis en œuvre comme des peintures.
Le problème, c’est que les matériaux organiques n’ont pour le moment qu’un rendement de 5%, celui du silicium amorphe. Le problème c’est aussi que leur durée de vie est trop courte. « Ils résistent bien à la lumière, mais n’aiment pas l’eau et l’oxygène »explique Stéphane Guillerez. A raison par exemple de 4 heures de plein soleil par jour ( 4000 Watt par mètre carré), leur durée de vie est de plus de 5000 heures, soient trois ans. Impossible pour un tas d’usages, car l’obligation de changer les composants, coûte cher, dont fait tomber l’intérêt économique.

Il faut donc mettre au point des applications qui remplissent les conditions suivantes : produire assez d’électricité, sur une durée assez longue, pour être adapté à des produits comme des instruments portables.

Un système complet
L’objectif est donc de mettre au point non seulement, un composant actif, mais aussi un stockage, dont un système complet d’alimentation électrique. Il faut entrer dans le marché, en proposant le watt utilisable aux industriels ( de la téléphonie mobile, de l’électronique) à un euro valeur 2007. C’est la puissance que peut produire un capteur de 15 centimètres sur 15, qui remplit une batterie délivrant la puissance ponctuelle, indépendante des aléas nuageux, pour permettre une utilisation ponctuelle d’appareils comme les téléphones mobiles. Il faudra, estime Stéphane Guillerez, encore deux ou trois ans. Mais ce ne sera qu’un début. « Dès que nous serons parvenus à ce point, sera arrivé le temps des améliorations ».