Le jeune chercheur italien, qui souhaite développer des panneaux solaires de nouvelle génération, intégrait récemment le laboratoire du professeur Federico Rosei. Pendant deux ans, comme stagiaire postdoctoral, il fera progresser ses travaux au Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l’INRS, et ce, grâce à une prestigieuse bourse Marie-Curie, qui permet à des chercheurs européens prometteurs de séjourner à l’étranger pour établir de nouvelles collaborations.
Alberto Vomiero a atterri à Montréal il y a quelques semaines avec femme et enfants. Son but pendant son excursion en sol québécois ? Mieux comprendre les mécanismes, à l’échelle de l’atome, qui transforment la lumière en énergie à la surface de ses prototypes de panneaux solaires. Le laboratoire à la fine pointe de Federico Rosei dispose justement de tout l’équipement nécessaire pour parvenir à ses fins.
La nanotechnologie au service de l’énergie solaire
Les panneaux solaires actuels utilisent le silicium pour convertir la lumière en électricité. Il y a plus de 20 ans, le Suisse Michel Grätzel pense à remplacer le silicium par une couche de dioxyde de titane. Un matériau « très commun et abordable », souligne Alberto Vomiero, moins cher que le silicium, disponible en grande quantité et plus écologique. Or, au départ, il n’était ni assez stable ni assez efficace pour des applications industrielles.
De nombreux chercheurs se sont inspirés des travaux de Grätzel et ont perfectionné l’idée. Alberto Vomiero a mis au point une cellule photovoltaïque faite d’oxydes de métaux qu’il obtient en vaporisant littéralement les substances sur une plaque de verre chauffée. Assemblées en panneaux solaires, ces cellules produisent de l’électricité grâce à la lumière. « C’est exactement comme de la peinture en atomiseur », s’enthousiasme-t-il. Divers matériaux, comme l’oxyde de zinc, peuvent être mis à profit.
« Comme les nouveaux matériaux sont moins dispendieux, on peut couvrir de plus grandes surfaces et très bien fonctionner malgré une efficacité moindre, soutient le stagiaire postdoctoral. En prime, on pourrait facilement les implanter dans des pays en voie de développement parce que ça ne nécessite pas des procédés industriels très complexes. » Ces procédés sont aussi plus écologiques. L’oxyde de zinc, par exemple, est répandu et sécuritaire : on en enduit même les fesses de nos bébés pour les protéger de l’irritation.
Ce domaine de recherche est très dynamique. D’autres experts travaillent à améliorer le colorant qui recouvre la couche d’oxyde de zinc ou de titane. En effet, c’est en frappant le colorant que les photons contenus dans la lumière y excitent les électrons, qui transmettent ensuite cette excitation dans la couche d’oxyde, générant le courant électrique.
Réfléchir la lumière tel un prisme
Écologiques et abordables, ces panneaux solaires présentent un autre avantage, esthétique celui-là : multicolores, ils ont du style! « Ils ne sont pas gris comme les panneaux à base de silicium : ils vont du jaune au violet, en passant par le vert, explique Alberto Vomiero. Ça peut facilement s’intégrer dans le design d’un projet architectural. »
Ces panneaux solaires doivent maintenant relever le défi de l’efficacité et de la durabilité, et ils n’en sont pas loin. Ils atteignent une conversion de 6 ou 7 % de l’énergie lumineuse en électricité, contre environ 15 % pour les panneaux solaires existants.
Changer de paradigme énergétique
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Le stagiaire postdoctoral ne croit pas que l’énergie solaire soit la seule solution au défi énergétique actuel. « Le soleil ne brille pas tout le temps, partout. Mais l’énergie solaire doit être vue comme un tout avec les autres énergies vertes, comme celles générées par les éoliennes terrestres et sous-marines. Pour ce qui est des biocarburants, je n’aime pas l’idée que des terres agricoles, qui pourraient nourrir les populations, soient réquisitionnées pour faire avancer des voitures. »
Les valeurs écologiques d’Alberto Vomiero doivent être en adéquation avec ses recherches. « Après mon doctorat, je me demandais vraiment à quoi rimait mon travail, explique-t-il. Ce que je faisais n’était pas tellement crucial pour l’humanité et la Terre. Ce questionnement m’a habité pendant plusieurs années. Quand j’ai eu l’opportunité de travailler sur l’énergie solaire, j’ai sauté sur l’occasion ! »
C’est naturellement chez les scouts qu’il a développé un profond engagement environnemental. Plongé dans ce mouvement depuis l’enfance et chef scout pendant 16 ans, il croit aussi que cette expérience l’a aidé à devenir, dans la trentaine, responsable d’une équipe scientifique au Conseil national de recherche, à Brescia, au nord de l’Italie. Ce poste important survenu si tôt dans sa carrière ainsi que ses nombreuses publications scientifiques ont certainement séduit le jury des bourses Marie-Curie.
Alberto Vomiero vivra une expérience scientifique unique dans le laboratoire du professeur Rosei. L’occasion de moissonner quelque peu la lumière du Québec, où l’énergie solaire est beaucoup moins implantée qu’en Europe, était trop belle. ?
© Institut national de la recherche scientifique, 2012 / Tous droits réservés /
Photos © Christian Fleury
Parce que là, je suspecte l’auto-promotion ! Et puis, je suis franchement dubitatif sur les quantités disponibles de titanes par rapport à celles de silice !
Alberto est certainement un gentil garçon. Ca ne nous empèchera pas de rectifier quelques contre-vérités criantes qui ont apparement échappé à Enerzine 1) en quoi le Zinc est-il « Un matériau « très commun et abordable », moins cher que le silicium, disponible en grande quantité et plus écologique ». Le Silicium est le constituant solide le plus abondant de la croute terrestre. On le retrouve dans le sable, le verre de bouteille etc… 2) « L’oxyde de zinc, par exemple, est répandu et sécuritaire : on en enduit même les fesses de nos bébés pour les protéger de l’irritation. » En voilà une raison qu’elle est bonne comme dirait coluche. 3) « Ces panneaux solaires doivent maintenant relever le défi de l’efficacité et de la durabilité, et ils n’en sont pas loin. Ils atteignent une conversion de 6 ou 7 % de l’énergie lumineuse en électricité, contre environ 15 % pour les panneaux solaires existants. » Mais non mais non, Les panneaux solaires Si actuels ont un rendement de 15 à plusde 20%. Et les cellules c’est 18/22%. 4) Avec ça je suis d’accord : « Le stagiaire postdoctoral ne croit pas que l’énergie solaire soit la seule solution au défi énergétique actuel. « Le soleil ne brille pas tout le temps, partout. Mais l’énergie solaire doit être vue comme un tout avec les autres énergies vertes, comme celles générées par les éoliennes terrestres et sous-marines. » Bon comme dit Le Mamouth, il se fait sa propre panégyrique. Je ne savais pas que c’était possible ? Cdlt .
Le lobby des électrociciens qui souhaitent amortir leurs investissements est fort et réduit le champ de vision des possibilités du solaire. Je crois que le futur est multiple. D’une part, le photovoltaïque pour les petites installations isolées (qquelques kW) et les grandes stations raccordées à des réseaux nationaux, d’autre part, des stations thermosolaires plus ou moins puissantes. En effet, le rayonnement du soleil contient beaucoup plus de chaleur que de visible convertible par voie photovoltaïque. C’est donc un « gaspillage » de se cantonner dans ce domaine onéreux et à faible rendement lorsqu’on est dans des sites isolés, ce qui est le cas de 90% des sites terrestres attendant l’électricité comme un espoir pour se développer enfin.
Il me semble qu’on devrait se fiche éperdument du rendement des cellules et panneaux solaires PV. Car le seul intérêt consiste à diminuer la surface nécessaire pour une production identique. En clair, un module photovoltaique de 250 Wc sera deux fois plus grand qu’un autre selon qu’il aura des cellules avec 10 % de rendement ou 20 % de rendement. Ensuite bien sur moins d’enveloppe d’encapsulation (verre, tedlar, cadre alu…) et moins de contraintes de cablage, etc etc. MAIS, le gain d’un coté compense-t-il le cout de l’autre. Pas sur. La course au rendement présente bien sur un intéret pour des petites toitures, mais pour la grande majorité de gens… Si demain avoir un meilleur rendement pour faire « plus petit » indiuit de faire « plus chêr »…. AUCUN INTERET.
il ne fait que copier les modules CIGS et First solar. ou s’en inspirer très largement !
..c’est en cherchant qu’on trouve…on peut aussi ne rien faire….ou se contenter d’attendre qu’une solution arrive pour la démolir…je confirme que l’oxyde de zinc est un remede pour l’irritation de la peau…certes si cette solution existe dixit « catalan » on peut encore l’améliorer.
trouver le support économique, abondant et non polluant qui arrive à convertir le maximum de longueurs d’onde de la lumière du soleil en électricité ! et ,one more time, si le SI est si abondant il n’en reste pas moins très cher à produire en qualité « pure » (celle qui donne déjà des rendements proches de 20% en série)
des panneaux solaires colorés et bon marché, là je vote pour mille fois, que demander de plus ? et oui mille fois oui aussi sur l’énergie de demain qui sera multiple: tout simplement contextuelle, le bon sens reprendra sa place sur la panète ça va nous changer … en mieux. bon we