La pérovskite, le nouveau diamant de l’environnement?

[intro]La terre regorge de ressources insoupçonnées. Tels les chercheurs d’or ou de diamant, l’Homme est sans cesse  à la recherche de matériaux précieux qui pourraient changer son environnement de vie. En parlant de matériaux précieux, une nouveauté est à l’ordre du jour : la pérovskite, très prometteuse pour l’énergie solaire.[/intro]

Une approche historique !

En 1991 L’EPFL (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne) présente une cellule solaire utilisant un pigment sensible à la lumière afin de produire du courant. En effet, des premières expériences ont été menées sur ces cellules solaires. Elles obtiennent un rendement non négligeable de 7% ! Ce rendement est possible grâce à la séparation des charges électriques, à leur bonne mobilité ainsi qu’à l’absorption de la lumière du soleil. En 2009, le groupe japonais Tsutomu Miyasaka remplace le colorant par de la pérovskite. Par la suite, une pérovskite, associant la molécule organique du plomb et celle de l’iode, est mise dans une cellule à colorant. Le rendement obtenu est bas, 4% seulement ! Ce qui n’empêche pas le développement d’une curiosité accrue envers ce matériau.    En 2012, les Britanniques observent que la pérovskite n’est pas seulement un colorant, elle représente pour eux le coeur d’une cellule. Ces derniers présentent leurs expériences et obtiennent un rendement de presque 11%. Au début les cellules ne fonctionnent que quelques heures mais deviennent beaucoup plus stables par la suite et les rendements s’envolent avec un record de 22,7% (un record obtenu par le laboratoire américain des énergies renouvelables [NREL]) très proche de celui du silicium. Avec la transition énergétique, qui est à l’ordre du jour, les recherches ne cessent de continuer notamment dans le domaine des panneaux solaires. Trouver un nouveau matériau qui pourrait changer la donne de la production solaire est une ambition que les scientifiques veulent atteindre : peut-être l’ont-ils déjà atteint en découvrant la pérovskite.

La pérovskite : un matériau révolutionnaire

Ce matériau est un cristal sensible à la lumière, qui permet la production d'électricité et dont l’utilisation au niveau des panneaux solaires pourrait avoir un impact considérable sur le mode de production des énergies renouvelables. La pérovskite permet semble-t-il la fabrication d’ampoules LED et d’écrans plats. [callout type="info" title="Le saviez-vous ?"] La pérovskite est un minéral composé d'oxyde de calcium et de titane. Il est décrit pour la première fois en 1839. Elle tient son nom du minéralogiste russe L. A. Perovski (1792-1856). C'est un minéral noir ou brun-rouge.[/callout] Une question reste en suspens : les pérovskites sont-elles l’innovation future du photovoltaïque ? Certains scientifiques pensent que oui mais espèrent cependant ne pas s’accommoder d’une  seule et unique solution. Les pérovskites sont pleines de promesses mais elles se heurtent à des inconvénients tels que leur mauvaise résistance à l’eau, aux rayonnements ultraviolets ou encore à des phénomènes électrochimiques liés à leur nature.  De plus, la démonstration des effets de ces matériaux n’a été réalisée que sur de très petites surfaces et un problème autre est à noter. Les recettes de pérovskites contiennent du plomb (un matériau toxique) remplaçable par de l’étain certes, mais qui reste une alternative infructueuse. La fièvre du silicium ne semble donc pas encore prête à tomber, malgré l’apparition proche de la pérovskite sur le marché !

Une mercatique proche ?

Les pérovskites disposent de propriétés électriques qui pourraient gagner le marché des LED. Elles remplaceraient les semi-conducteurs utilisés dans la lumière électronique. Des chercheurs d’un centre de recherche pour l’énergie et l’environnement à Princeton dans le New Jersey ont mis au point  une technique de fabrication de films à base de pérovskites très minces et stables qui pourraient donner des LED performantes. Comment cela fonctionne ? Il suffit de produire des petits cristaux (entre 5 et 10 nanomètres de diamètre) de pérovskites qui s’assemblent seuls afin de générer des films. En ce qui concerne une commercialisation à proprement parler, cela reste assez flou. La recherche sur les panneaux solaires a montré que la matière est intéressante d’un point de vue stabilité mais que les débouchés dans les domaines tels que dans  la construction ou l’industrie automobile restent encore inimaginables ! Cela se conformerait plus au domaine des nouvelles technologies et de l'électronique: des domaines qui s’adressent plus largement au grand public. La pérovskite connaît des hauts et des bas mais redonne espoir en l’avenir et en une transition énergétique viable. Des recherches sont encore en cours et sont loin d’être terminées !