Un état particulier de la matière où les électrons sont ³comprimés² ­ appelé boîte quantique ­ permet aux chercheurs de mettre au point des molécules photoélectriques que l¹on peut dissoudre dans une peinture.

Un groupe de chercheurs de l¹université de Toronto vient de mettre au point un matériau plastique photovoltaïque sensible aux infrarouges et peu onéreux. Cette découverte pourrait bien révolutionner le domaine des énergies renouvelables, selon ses concepteurs, puisque les capteurs solaires décupleront leur efficacité en absorbant les émissions infrarouges. Ce matériau combine des nanoparticules de plusieurs tailles ­ ou boîtes quantiques ­ avec un polymère. ³Nous avons conçu un matériau plastique physiquement flexible, qui pourrait même être peint sur un support, explique le Pr Ted Sargent. Quelle que soit la façon dont on l¹applique, on obtient, après séchage, une belle couche fine et uniforme qui offre une base pour un dispositif électronique.²
Le groupe de Sargent a déjà mis au point des puces émettrices d¹infrarouges en plastique, mais, ici, la nouveauté réside dans le fait que le produit est un détecteur d¹infrarouges. Selon Sargent, le plastique photovoltaïque
sensible aux rayons infrarouges pourrait bien devenir un marché très rentable d¹ici une dizaine d¹années : tout dépendra du prix. Mais ce n¹était pas leur objectif de recherche initial. ³Nous cherchions à mettre au point
un détecteur à infrarouges, capable de convertir les signaux optiques infrarouges en un signal électrique, dit Sargent. Et c¹est par hasard que nous avons découvert que c¹était également un très bon matériau photovoltaïque capable d¹exploiter l¹énergie solaire. Il existe déjà des cellules photovoltaïques sensibles aux infrarouges, mais qui ne sont pas en plastique ; et il existe déjà des matériaux photovoltaïques en plastique non sensibles aux infrarouges. Notre réussite, c¹est d¹être parvenus pour la première fois à combiner les deux.² Selon Sargent, en changeant la taille des boîtes quantiques, ce plastique photovoltaïque peut être réglé pour n¹importe quelle partie du spectre lumineux ­ visible et invisible ­ afin de profiter de la totalité du spectre. ³Pour nous, c¹est primordial, souligne Sargent. Par le passé, les cellules solaires n¹absorbaient pas l¹autre moitié [infrarouge] du spectre. Or notre dispositif en est capable, pour la première fois.²
³Dans nos matériaux, la longueur d¹onde d¹un électron est d¹environ 20 nanomètres, poursuit Sargent. Mais les boîtes quantiques que nous avons utilisées vont de 2 à 6 nm : les électrons y sont donc comprimés. La taille des boîtes quantiques détermine la longueur d¹onde à laquelle notre dispositif sera sensible. En créant des particules [semi-conductrices] de seulement quelques nanomètres, nous comprimons les électrons de telle sorte que leurs propriétés de longueur d¹onde deviennent efficientes. Cela devient un phénomène quantique-mécanique, ce qu¹on appelle une boîte quantique.²
Pourtant, reconnaît le chercheur, avec ce matériau, il a juste essayé de réussir une première mondiale, sans se préoccuper de l¹efficacité. Il lui reste à prouver, avec son groupe de recherche, que sa découverte peut vraiment atteindre un rendement capable de rivaliser avec celui des cellules en silicium. L¹épaisseur du film est actuellement de 1 nm, ³trop épaisse², selon Sargent. ³Il faut encore affiner la surface, afin que les électrons s¹échappent plus facilement des nanoparticules² [pour produire davantage de courant]. Aujourd¹hui, les autres cellules photovoltaïques en plastique offrent environ 6 % de rendement. ³Si nous pouvons améliorer le rendement d¹un ordre de grandeur, nous aurons franchi un grand pas.² Sargent promet 30 % de rendement avec son nouveau matériau, ce qui en ferait alors un
concurrent sérieux des cellules en silicium.

EEtimes, Portland (Oregon)
R. Colin Johnson

http://www.courrierinternational.com/article.asp?obj_id=50315&provenance=sciences&bloc=03