Des cellules solaires organiques plus écologiques grâce à la lignine du bois

L’énergie solaire, une source d’énergie durable majeure, pourrait connaître une transformation significative grâce à une innovation dans le domaine des cellules solaires organiques. Cette innovation pourrait rendre ces cellules plus respectueuses de l’environnement en utilisant la lignine, un composant du bois, dans leur fabrication.

Les cellules solaires traditionnelles, bien qu’efficaces, sont fabriquées à partir de silicium, un processus de fabrication complexe et énergivore qui peut entraîner des déversements de produits chimiques dangereux. Les cellules solaires organiques, en raison de leur faible coût de production, de leur légèreté et de leur flexibilité, sont devenues un domaine de recherche privilégié. Elles offrent de nombreuses applications, comme l’utilisation en intérieur ou l’intégration dans les vêtements pour alimenter les appareils électroniques personnels.

Ces cellules solaires organiques sont en revanche fabriquées à partir de plastique ou de polymères dérivés du pétrole. Bien qu’organiques, elles ne sont donc pas aussi respectueuses de l’environnement qu’elles pourraient l’être.

L’innovation de la lignine

Des chercheurs de l’Université de Linköping et du KTH ont développé une cellule solaire organique dans laquelle une partie de la couche de transport des électrons, reliée à la cathode de la cellule solaire, est constituée de ce que l’on appelle la lignine de kraft, directement extraite de la pâte à papier. Bien que seule une petite partie de la cellule solaire soit actuellement constituée de lignine, l’objectif à long terme est de construire une cellule solaire presque entièrement à base de matériaux en bois.

« Nous voulons construire des cellules solaires efficaces, fiables, bon marché et respectueuses de l’environnement. Cette étude nous permet de montrer que c’est possible et constitue un premier pas vers le remplacement des matériaux à base de pétrole d’aujourd’hui par des alternatives à base de bois », explique Mats Fahlman, professeur au Laboratoire d’électronique organique (LOE) de l’Université de Linköping.

L’avenir des cellules solaires organiques

Les cellules solaires organiques sont déjà utilisées, principalement pour des applications en intérieur. Elles peuvent également remplacer les batteries dans les capteurs et autres dispositifs à faible consommation d’énergie.

Selon Mats Fahlman, c’est le premier pas sur le marché pour les cellules solaires organiques. Cette technologie peut ensuite être mise à l’échelle pour des applications plus grandes, comme l’approvisionnement pur en énergie. Et les construire à partir de matériaux en bois rendrait l’ensemble de la cellule solaire plus respectueuse de l’environnement.

« Les cellules solaires organiques ne seront jamais les plus efficaces. Mais leur avantage est qu’elles sont non toxiques, durables et bon marché. Si elles ont une efficacité de 15 à 20 pour cent, c’est plus que suffisant pour la plupart des applications », conclut Mats Fahlman.

En synthèse

Les cellules solaires organiques, bien que prometteuses, sont actuellement fabriquées à partir de matériaux dérivés du pétrole. Une innovation récente pourrait permettre de les rendre plus respectueuses de l’environnement en utilisant la lignine, un composant du bois. Cette avancée pourrait non seulement rendre ces cellules plus durables, mais aussi ouvrir la voie à une gamme plus large d’applications.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que la lignine ?

La lignine est un composant majeur du bois, qui contribue à sa rigidité et à sa résistance.

Qu’est-ce qu’une cellule solaire organique ?

Une cellule solaire organique est une cellule solaire fabriquée à partir de matériaux organiques, généralement des polymères dérivés du pétrole.

Quels sont les avantages des cellules solaires organiques ?

Les cellules solaires organiques sont légères, flexibles et moins coûteuses à produire que les cellules solaires traditionnelles.

Quels sont les défis des cellules solaires organiques ?

Les cellules solaires organiques sont actuellement fabriquées à partir de matériaux dérivés du pétrole, ce qui pose des problèmes environnementaux.

Comment la lignine peut-elle aider à résoudre ces défis ?

La lignine, en tant que composant du bois, pourrait être utilisée pour remplacer les matériaux dérivés du pétrole dans la fabrication des cellules solaires organiques, les rendant ainsi plus respectueuses de l’environnement.

Références

Légende illustration principale : La lignine kraft améliore la stabilité des cellules solaires organiques grâce à sa capacité à former des liaisons hydrogène qui agissent comme une sorte de colle (Image : Thor Balkhed).

Université de Linköping, « Des cellules solaires organiques plus écologiques grâce à la lignine du bois », 2023. Article : « Industrial Kraft Lignin Based Binary Cathode Interface Layer Enables Enhanced Stability in High Efficiency Organic Solar Cells » – DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202307646