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une nouvelle technologie mise au point par les chimistes de l’UCLA est capable de stocker l’énergie solaire pendant plusieurs semaines

une équipe de chercheurs américains a mis  au point un procédé capable de stocker l'énergie solaire pendant plusieurs semaines
une équipe de chercheurs américains a mis au point un procédé capable de stocker l’énergie solaire pendant plusieurs semaines

les matériaux de la plupart des cellules solaires des toits résidentiels actuels peuvent stocker l’énergie du soleil pendant seulement quelques microsecondes à la fois . 

une équipe de scientifiques de l’Université de Californie à Los Angeles ( UCLA ) vient de mettre au point une structure révolutionnaire permettant de stocker l’énergie solaire pendant plusieurs semaines . pour parvenir à leurs fins les chimistes se sont inspirés du mécanisme qui permet aux plantes de produire de l’énergie par photosynthèse . 

 » la biologie réalise  un très bon travail en termes de création d’énergie  à partir de la lumière du soleil  » a déclaré Sarah Tolbert , professeur de chimie à ULCA et l’un des principaux auteurs de la recherche

. » les plantes le font grace à la photosynthèse avec un rendement extrémement élevé « 

 » les plantes exposées au soleil , font appel , au coeur de leurs cellules , des nanostructures spécialement organisés pour séparer rapidement les charges , ces structures nanométriques permettent de tirer les électrons des molécules chargées positivement et de les deux séparés aussi longtemps que nécessaire , cette phase de séparation est la clé l’efficacité de l’ensemble du processus « 

pour capturer l’énergie du soleil , les panneaux solaires traditionnels sur les toits conventionnels utilisent  du silicium , un matériau assez cher . il y a actuellement une grande poussée pour créer des cellules solaires à faibles cout en utilisant des plastiques , plutot que le silicium . dans ce genre de cellules photovoltaiques dites organiques , le donneur d’électrons est constitué de polymères et l’accepteur nanostucturé de molécules de fullerène ; le plolymère absorbe la lumière du soleil et passe les électrons vers l’accepteur de fullerène  pour générer de l’énergie électrique . mais les cellules solaires en plastiques d’aujourd’hui sont relativement inefficaces , e, grande partie parce que les charges positives et négatives ont la facheuse tendance de se recombiner avant d’avoir pu produire de l’électricité .

Des chimistes de l’UCLA proposent de réorganiser les matériaux au sein des cellules photovoltaïques organiques : en vert, les chaînes de polymères donneurs et en rouge et bleu, les sphères de fullerènes accepteurs. © UCLA Chemistry
Des chimistes de l’UCLA proposent de réorganiser les matériaux au sein des cellules photovoltaïques organiques : en vert, les chaînes de polymères donneurs et en rouge et bleu, les sphères de fullerènes accepteurs. © UCLA Chemistry

 

Organiser les chaînes de polymères et les molécules de fullerène

Pourquoi les charges négatives et positives se recombinent-elles si vite dans les panneaux solaires traditionnels ? Du fait du désordre qui règne dans la structure. Avec un peu d’imagination, on peut se figurer la structure des cellules photovoltaïques organiques un peu comme un plat de pâtes à la bolognaise. Les spaghettis y sont remplacés par de longues chaînes de polymères désorganisées et les boulettes de viande aléatoirement réparties sur l’ensemble, par des molécules de fullerène. Dans une telle configuration, les électrons qui migrent dans un premier temps vers le fullerène ont tendance à revenir rapidement vers les polymères. Il est alors difficile de produire de l’électricité.

Alors, pourquoi ne pas concevoir, à l’échelle nanométrique, une structure qui ressemblerait à celle, redoutablement efficace, mise en place par les plantes ? Plus facile à dire qu’à faire, semble-t-il. Les chimistes de l’UCLA y sont pourtant parvenus. Ils ont, en quelque sorte, mis de l’ordre dans le plat de spaghettis bolognaise et voici désormais que les spaghettis se retrouvent arrangés en fagots dans lesquels certaines boulettes de viande sont piégées pendant que d’autres restent à l’extérieur. Ainsi le fullerène à l’intérieur de la structure attire les électrons des polymères puis les expulse vers le fullerène situé à l’extérieur. Ce dernier peut alors les tenir à l’écart des polymères pendant des heures, voire des semaines.

Plus fort encore, le matériau conçu par les chimistes de l’UCLA sait s’auto-assembler pour former la structure adéquate. En effet, il n’y a qu’à mettre les différents constituants en contact dans une solution pour qu’ils s’assemblent selon la structure voulue. « Nous avons travaillé très dur pour arriver à un résultat pour lequel nous n’aurions plus besoin de travailler très dur », plaisante Sarah Tolbert. Ce nouveau design est également plus respectueux de l’environnement. Il peut en effet être produit dans de l’eau et ne nécessite pas le recours à des solutions organiques toxiques comme celles actuellement utilisées. Reste maintenant à trouver un moyen d’intégrer cette nouvelle technologie dans de véritables cellules solaires. Car pour l’heure, les tests n’ont pu être réalisés qu’en solution…

sources : 

source 1 , source 2 

About Rachid Jenkal

JENKAL RACHID Professeur de physique -chimie au lycée AIT BAHA , Direction Provinciale Chtouka ait baha ,

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