Faire mieux avec moins. C'est le défi que les chercheurs de l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) se sont lancés, soutenu par le Fonds national suisse de la recherche scientifique et l'Office fédéral de l'énergie. Leur spécialité :fabriquer des cellules solaires mille fois plus fines que les cellules conventionnelles. Afin d'augmenter le rendement des cellules, ils ont développé une nouvelle technique de nanostructuration.

Même si le silicium est l'un des éléments les plus abondants, l'énergie nécessaire pour fabriquer du silicium à partir du sable est immense. C'est pour cette raison, mais aussi de réduire les coûts de fabrication, que le professeur Christophe Ballif et son équipe du Laboratoire de photovoltaïque et d'électronique en couches minces de l'EPFL travaillent depuis plusieurs années sur des cellules solaires en silicium à couches minces mille fois plus fines que les cellules conventionnelles.

Il y a juste un hic :plus les cellules sont fines, moins ils absorbent les rayons du soleil et moins ils produisent d'électricité. Les chercheurs tentent donc de piéger la lumière dans les fines couches de silicium pour augmenter leur absorption. Traditionnellement, de fines couches d'oxyde de zinc, un matériau très abondant, totalement non toxique, et qui se développe sous la forme de petits cristaux en forme de pyramide - sont utilisés à cette fin. Ces cristaux diffusent efficacement la lumière dans la couche de silicium sous-jacente. Avec de telles couches d'oxyde de zinc, même un nouveau record mondial d'efficacité de cellule a été atteint.

Réduire les coûts

Mais les scientifiques tentent de battre ce record. « Il est difficile de modifier la forme pyramidale naturelle de ces cristaux afin d'obtenir une diffusion de la lumière encore meilleure, » explique le chercheur Corsin Battaglia, « alors nous avons eu l'idée de forcer les cristaux à pousser sur un support différent, un moule inversé avec la structure souhaitée. » L'idée est aussi ingénieuse que simple. Une fois la fine couche d'oxyde de zinc déposée sur le moule, il ne reste plus qu'à le "démouler", comme vous le feriez pour une tarte tatin, par exemple - obtenir un film avec la structure souhaitée.

Cette procédure, décrit dans l'édition de septembre de la revue Nature Photonics, augmente non seulement la quantité de lumière piégée, augmentant ainsi la production, mais il a également le potentiel de réduire le coût des cellules en raison de sa compatibilité avec la production de masse. Autant d'arguments intéressants à l'heure où le photovoltaïque cherche à produire de l'électricité à un prix inférieur au prix actuel du réseau.