ENERG...ETHIQUE et CONTROVERSES !
LE FUTUR DU SOLAIRE PV
Des cellules solaires sur le modèle des plantes
Source "techno forum", mars 1999, p.20; publication de diagonal verlags ag. melligen
ENERG...ETHIQUE et CONTROVERSES !
Les plantes sont des maîtres en matière
de transformation de la lumière en énergie. Les feuilles
possèdent un astucieux système d'antennes dans lequel les
molécules de chlorophylle - un pigment vert - conduisent la lumière
du soleil vers les sites où cette énergie est transformée.
Un groupe de recherche du programme national «Nanosciences»
est parvenu à reproduire ce transport de lumière dans un
système artificiel à l'échelle du manomètre:
des cylindres de zéolithe y remplissent la fonction d'antennes,
dans lesquelles la lumière est conduite par des molécules
de pigments convenablement choisis, mais autres que la chlorophylle. Les
zéolithes sont des minéraux naturels comprenant différents
types de structures creuses.
L'équipe scientifique de l'Université
de Berne a réussi à produire en laboratoire des minuscules
cylindres de zéolithe constituant un ensemble de tubes continus,
puis à remplir de colorants chacun des tubes individuels d'une chaîne
de molécules. La lumière incidente est transportée
le long des tubes par ces molécules d'une extrémité
à l'autre du cylindre.
Un transport beaucoup plus rapide
Des essais indiquent que ce transport est beaucoup
plus rapide que celui observé jusqu'ici dans les plantes. On essaie
maintenant d'exploiter ce système de transmission de la lumière
dans un nouveau type de cellule solaire. Des cylindres de zéolithe,
déposés sur une couche mince en silicium, se présentent
en effet comme solution de substitution aux cellules solaires ordinaires
en silicium, qui doivent être relativement épaisses pour absorber
suffisamment de lumière. Ces cylindres peuvent être fabriqués
à peu de frais. Ainsi ce procédé pourrait-il faciliter
l'essor des cellules solaires, qui sont encore chères aujourd'hui.
Pour mieux comprendre les processus importants mis
en oeuvre par les plantes pour opérer la conversion photochimique
et le stockage de l'énergie solaire, il est utile de reproduire
certaines étapes de ces processus dans un système artificiel.
C'est ce qu'a fait, à Berne, le groupe du professeur Gion Calzaferri,
qui a constitué un tel système à l'échelle
microscopique. En effet, c'est seulement à cet ordre de grandeur
que le transport de lumière se déroule sans perte.
Dix mille tubes sous forme de poudre
Les cylindres microcristallins de zéolithe,
fabriqués en laboratoire, mesurent moins d'un millième de
millimètre. Ils assument la fonction du système d'antennes
des feuilles des plantes. Chacun de ces cylindres abrite quelque dix mille
tubes d'un millionième de millimètre de diamètre,
tous orientés dans le même sens. Ces cylindres de zéolithe
sont invisibles en tant que tels. Produits en millions d'exemplaires, ils
se présentent comme du talc extrêmement fin. Vu les dimensions
infimes de ce système d'antennes artificiel, les processus qui s'y
déroulent ne peuvent être détectés qu'au moyen
d'une sonde moléculaire. Pour que les molécules de colorant
s'alignent le long des tubes comme les perles d'un collier, il a fallu
produire des cylindres de zéolithe dont les tubes aient un diamètre
constant et de la taille désirée. Puis les chercheurs ont
déterminé à l'aide d'une simulation sur ordinateur
les colorants dont les molécules sont exactement adaptées
aux dimensions de la cavité de ces tubes.
La lumière passe du vert au rouge
Les tubes remplis de colorant vert furent obturés
à leur extrémité sortante par des molécules
de pigment rouge. Cette disposition a permis de démontrer l'efficacité
du transport de la lumière. La lumière absorbée à
la surface du cylindre par le colorant vert est conduite le long des molécules
vertes et atteint finalement l'extrémité rouge. La molécule
de colorant rouge absorbe cette énergie: au lieu de renvoyer cette
énergie aux molécules du pigment vert, elle la rayonne sous
forme de lumière rouge visible pour l'oeil.
Voici une possibilité de résultat (mais selon des recherches
de l'Université de Fribourg)?:
Université de Berne
département de chimie et de biochimie
Freierstrasse 3
3012 Berne
Tél. 031/631 4236
