Cela pourrait ouvrir la voie à de tout nouveaux modules solaires organiques. Les principes fondamentaux de la conversion et du stockage à l'aide de la molécule ont été publiés dans la revue Nature Chemistry. .

L’espoir reste grand que l’énergie solaire soit un moteur majeur de la transformation énergétique. Cependant, comme la lumière du soleil est une source d'énergie très volatile, une solution doit être trouvée pour stocker l'énergie de manière efficace.

"Jusqu'à présent, nous avons transféré l'électricité des modules solaires qui n'est pas consommée immédiatement dans une batterie, où elle peut être utilisée au fur et à mesure des besoins", explique le professeur Julien Bachmann, titulaire de la Chaire de chimie des matériaux en couches minces (CTFM) à FAU. "En passant de manière répétée entre l'énergie chimique et l'énergie électrique, au moins 30 % de l'énergie convertie d'origine est perdue au cours de ce processus de stockage sur batterie."

En collaboration avec Michael Bosch, doctorant à la Chaire CTFM, Bachmann espère extraire une nouvelle propriété d'un matériau connu, lui permettant soit de convertir la lumière solaire en énergie électrique, soit de stocker l'énergie, selon les besoins. Le matériau en question est le norbornadiène, un isomère d’hydrocarbure constitué de deux cycles moléculaires. Si le norbornadiène est exposé à la lumière ultraviolette, une réorganisation partielle des liaisons atomiques conduit à sa conversion en quadricyclane de structure similaire mais plus fortement sollicité.

"Le processus de conversion est déjà connu, mais les recherches se sont concentrées jusqu'à présent sur la récupération de l'énergie stockée sous forme de chaleur", explique Bachmann. "Notre nouvelle approche implique de contrôler le processus pour permettre à l'énergie stockée d'être également disponible sous forme d'électricité, même après des mois."

Les scientifiques ne comprennent toujours pas pleinement les mécanismes physico-chimiques à l’origine des transitions entre les isomères. Des chercheurs d'Australie, du Royaume-Uni, d'Italie, de Suède et des États-Unis travaillent avec des collègues de la FAU pour mieux comprendre le processus en utilisant la spectroscopie photoélectronique.

Bachmann déclare :"Plus nous en savons sur la dynamique de la transformation photo- et électrochimique, mieux nous pouvons modifier la conception de la molécule pour l'adapter aux fonctions souhaitées."

L’objectif des recherches futures est par exemple d’utiliser non seulement l’excitation ultraviolette, mais également un large spectre de lumière solaire pour l’excitation électronique. "Il y a beaucoup de potentiel", explique Bachmann. "La densité d'énergie pure du système norbornadiène-quadricyclane est comparable à celle d'une batterie lithium-ion."

Si les chercheurs parvenaient à contrôler de manière fiable la conversion réversible norbornadiène-quadricyclane, cela ne mènerait pas seulement à un module solaire efficace, également adapté au stockage d’électricité. Le matériau organique à base d'hydrocarbures serait également rentable à produire, ne nécessiterait pas de métaux rares et serait facile à éliminer ou à recycler de manière respectueuse de l'environnement à la fin de son cycle de vie.