Comment transformer un coquillage en cellule photovoltaïque

Prenez pour commencer un oursin plat (genre Mellita) communément appelé « dollar des sables ». Il est essentiellement composé de calcite, c’est-à-dire de carbonate de calcium. A l’état naturel, le calcium peut être en partie remplacé par d’autres ions métalliques chargés positivement comme le magnésium, le zinc ou encore le baryum.

Choisissez ensuite une équipe de chercheurs, par exemple Willem Noorduin et ses collègues de l’AMOLF (un institut de recherche situé aux Pays-Bas). Faites-leur échanger dans la structure de l’oursin le baryum et le carbonate par des éléments bien précis, typiques de certains matériaux synthétiques utilisés pour la fabrication de cellules photovoltaïques. (Pour ceux qui ont quelques souvenirs de chimie, ces éléments sont d’une part le plomb sous sa forme d’ion : Pb2+ et d’autre part un halogénure, c’est-à-dire un ion dérivé d’un halogène comme par exemple le chlore ou le fluor.)

Pour le dire plus simplement peut-être, c’est exactement comme dans certains  commentaires des recettes de Marmiton : tel internaute a trouvé « délicieux » le gratin de courgettes à la feta mais comme il n’aime ni l’une ni les autres, il a mis des tomates à la place des courgettes et de la mozarella au lieu de la feta et franchement, « c’était super, les enfants ont adoré »…

Ici c’est pareil : après avoir substitué chaque ingrédient, les chercheurs ont obtenu une « perovskite » plomb-halogénure, connue comme matériau photovoltaïque à haut rendement, tout en conservant exactement la forme initiale, celle de l’oursin !

La perovskite ainsi obtenue a démontré la même efficacité dans l’absorption et la ré-émission de lumière que les perovksites sous forme de film, suggérant que cette méthode d’obtention pourrait être utilisée pour produire des composants optiques et électroniques en trois dimensions au lieu de deux, ouvrant ainsi la voie à de nouveaux développements.

Photo : Noorduin lab, AMOLF

Pour en savoir plus : Glow-in-the-dark semiconductor seashells