Pourquoi les panneaux solaires actuels ne captent-ils qu’une partie de l’énergie du soleil ? La réponse tient à une limite bien connue des physiciens : limite de Shockley-Queisser. Elle fixe le rendement maximal des cellules photovoltaïques classiques autour de 33 %. En d’autres termes, même dans des conditions idéales, deux tiers de l’énergie solaire sont perdus. Cette inefficacité vient du comportement des photons, ces particules de lumière. Les moins énergétiques, notamment dans l’infrarouge, ne parviennent pas à exciter les électrons. À l’inverse, les photons très énergétiques, comme ceux du spectre bleu, libèrent trop d’énergie, dont une partie est dissipée sous forme de chaleur. Résultat : une conversion limitée.
Une équipe de chercheurs de l’Université de Kyushu, au Japon, et de l’Université Johannes Gutenberg en Allemagne propose aujourd’hui une piste pour dépasser ce plafond théorique. Leur approche repose sur un phénomène quantique appelé fission de singulet. Le principe est subtil mais prometteur : un photon très énergétique peut être “divisé” en deux excitations plus petites, appelées excitons. Ces excitons sont des états d’énergie capables d’être convertis en courant électrique. Autrement dit, un seul photon peut générer deux unités exploitables au lieu d’une.
Jusqu’ici, ce mécanisme restait difficile à exploiter. Les excitons ont une durée de vie extrêmement courte et disparaissent avant d’être récupérés. Pour contourner cet obstacle, les chercheurs ont combiné une molécule organique, le tétracène, avec un complexe métallique à base de molybdène. Ce dernier agit comme un “piège” ultra-rapide, capable de capturer ces excitons avant leur disparition. Résultat : les scientifiques parviennent à produire en moyenne 1,3 état énergétique utile par photon absorbé. Une performance qui dépasse symboliquement les 100 %… sans violer les lois de la physique. Il ne s’agit pas de créer plus d’énergie que reçue, mais d’exploiter plus efficacement chaque photon. Cette avancée ouvre des perspectives majeures. Si elle est industrialisée, elle pourrait permettre de concevoir des panneaux solaires nettement plus performants, réduisant les pertes et améliorant la production d’énergie renouvelable.
","author_name":"Choses à Savoir"}