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Du neuf sous le soleil

Deux chimistes ont collaboré aux travaux menant à un record d’efficacité pour une pile solaire nouvelle génération

Par : Jean Hamann
Les chimistes Mario Leclerc et Serge Beaupré
Les chimistes Mario Leclerc et Serge Beaupré
Une équipe internationale de chercheurs a mis au point une cellule photovoltaïque nouvelle génération dont le taux d’efficacité de 6,1 % constitue un nouveau record de sa catégorie, révèle l’édition de mai de la revue scientifique Nature Photonics. Contrairement aux capteurs solaires courants à base de silicium, leur système fait appel à des polymères. «Le fait d’avoir franchi le seuil du 6 % est important parce que, depuis quelques années, l’efficacité de ce type de cellules photovoltaïques était bloquée sous les 5 %, souligne l’un des auteurs de l’étude, Mario Leclerc, du Département de chimie. Nos travaux démontrent qu’avec de nouvelles idées, on peut encore améliorer l’efficacité de cette filière.» Le stagiaire postdoctoral Serge Beaupré et le récipiendaire du Nobel de chimie en 2000, Alan Heeger, figurent également parmi les signataires de l’article.

Dans le domaine de l’énergie solaire, le nerf de la guerre consiste à transformer l’énergie de la lumière du jour en énergie électrique. Les panneaux solaires rigides à base de silicium atteignent des taux de conversion allant de 20 à 40 %, mais leur rigidité et leur coût de fabrication en restreignent l’usage à des applications bien précises. C’est ce qui a incité le professeur Leclerc et son groupe à explorer la filière des polymères pouvant être intégrés, sous forme d’encres ou de fibres, à des matériaux souples. De tels textiles photovoltaïques pourraient être utilisés dans la fabrication d’étuis d’ordinateurs, de sacs à dos, de sacs de voyage, de porte-documents, de nappes de pique-nique, de tentes, d’auvents et même de vêtements afin d’alimenter de petits appareils qui fonctionnent présentement à l’aide de piles chimiques.
  
Il y a quelques années, Mario Leclerc et son collègue Jean-François Morin ont réussi à produire des dérivés d’une molécule appelée polycarbazole qui possèdent des qualités qui font d'eux de bons candidats pour la fabrication des cellules photovoltaïques nouvelle génération. En 2001, ils obtenaient un brevet canadien et un brevet américain pour cette invention et, en septembre 2008, l’Université accordait une licence d’exploitation à la compagnie américaine Konarka, dont l’un des dirigeants est le Nobel Alan Heeger. C’est grâce à un dérivé de polycarbazole qu’a été établi le taux record d’efficacité pour un polymère photovoltaïque rapporté dans Nature Photonics.
   
Dans le même article, les chercheurs signalent qu’en générant une lumière d’une longueur d’onde favorisant une absorption maximale de photons, le taux d’efficacité de leur cellule photovoltaïque atteint 17 %. «C’est la limite théorique de notre système», explique Mario Leclerc. Les ambitions du chercheur sont toutefois plus modestes. «Nous croyons qu’une efficacité de 10 % est atteignable. Ceci nous permettrait de générer 100 watts par mètre carré à partir de la lumière du jour, ce qui laisse entrevoir des possibilités du côté des petits appareils électroniques comme les cellulaires ou les ordinateurs portables.» L’objectif de 10 % a quelque chose de quasi mythique aux yeux des chimistes qui s’intéressent aux polymères photoactifs. «L’équipe qui franchira ce seuil sera un peu comme le premier coureur de 100 mètres qui est passé sous la barre des dix secondes.»

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