Une équipe de l'Ohio State University a annoncé en octobre avoir franchi deux obstacles majeurs dans le développement de l'énergie solaire photovoltaïque, en créant un nouveau matériau qui absorbe tout le spectre lumineux du soleil et en générant des électrons de manière plus aisément captable. La découverte a été faite quasi-accidentellement, en utilisant des ordinateurs de calcul intensif pour étudier les configurations théoriques de molécules.
Les chercheurs ont révélé avoir créé un matériau hybride en combinant un plastique conducteur incluant des métaux, notamment le molybdène et le titane. "Il existe d'autres matériaux hybrides mais l'avantage du nôtre est de couvrir l'intégralité du spectre solaire" explique Malcolm Chisholm, Président du Département de Chimie à l'Université d'Ohio State. La nouveauté est donc de pouvoir capter toutes les couleurs de l'arc-en-ciel, c'est à dire de la lumière de fréquences différentes, alors que précédemment, seules certaines plages étaient accessibles, limitant le potentiel d'énergie absorbée.
Comme dans tous les autres matériaux photovoltaïques, la lumière excite les atomes qui libèrent des électrons. C'est ici qu'intervient la deuxième nouveauté. Alors que l'on observe habituellement uniquement la fluorescence (émission lumineuse qui a lieu immédiatement après l'excitation) du matériau, dans le cas présent, les chercheurs ont également observé la phosphorescence (émission lumineuse qui se poursuit longtemps après la fin de l'excitation.)
La durée de séparation des électrons est habituellement très brève (environ 12 picosecondes), ce qui nécessite de les capter très rapidement. Mais le nouveau matériau permet d'avoir des électrons libres durant une période jusqu'à 7 million de fois plus longue (83 microsecondes). Et lorsque les molécules sont disposées sous forme de film, de manière similaire à ce qu'on trouve dans une cellule photovoltaïque, la durée de séparation monte jusqu'à 200 microsecondes. "Cela nous permettra de mieux gérer la séparation de la charge" selon Chisholm.
Le matériau, qui nécessitera encore plusieurs années avant d'être commercialisé (et ne fait pas encore l'objet d'un brevet) ouvre des possibilités nouvelles au photovoltaïque, lequel peut espérer atteindre les 100%, alors que les rendements actuels, même en constante augmentation, restent inférieurs à 40%.
En vue de favoriser les échanges entre équipes françaises et américaines, la Mission pour la Science et la Technologie de l'Ambassade de France aux Etats-Unis organisera en avril 2009 une mission de chercheurs américains sur le territoire français dans le domaine du solaire, pour laquelle les scientifiques français sont invités à manifester leur intérêt.
