Énergie solaire : la cellule photovoltaïque en fibre est née

Nos vêtements produiront-ils bientôt de l’énergie solaire ? Possible ! Des chercheurs viennent de créer des fibres optiques partiellement composées de silicium... et qui présentent des capacités photovoltaïques. Souples, ces fibres peuvent être tissées !

Les appareils électroniques portables ont envahi notre quotidien. Pour preuve, près de 3,4 millions de tablettes devraient être vendues en France en 2012. Si les avantages qu’ils procurent sont nombreux, de leur utilisation peut parfois naître un profond sentiment d’agacement… notamment lorsque l’écran reste désespérément noir, faute d’avoir rechargé les batteries. Eh oui, tous ces appareils dépendent de réserves énergétiques limitées !

Des travaux sont constamment menés afin de réduire cette contrainte. Parmi les solutions envisagées, le recours à l’énergie solaire pour alimenter ou recharger nos outils électroniques occupe une place de choix. Problème : les cellules photovoltaïques actuelles, composées notamment de silicium amorphe, sont relativement plates et surtout rigides. Difficile donc de les intégrer dans nos objets du quotidien.

Une équipe internationale de chimistes, de physiciens et d’ingénieurs menée par John Badding de l’université de l’État de Pennsylvanie (États-Unis) a trouvé la solution pour rendre la technologie au silicium plus flexible. Ils sont parvenus à construire des fibres optiques possédant des capacités photovoltaïques, et qui peuvent être tissées ! Cette invention vient d’être dévoilée dans la revue Advanced Materials.

Cette équipe s’était déjà fait remarquer dans le passé en construisant des circuits intégrés à l’intérieur de telles structures. Ces scientifiques ont donc réédité l’exploit en y enchâssant un autre dispositif électronique : la cellule photovoltaïque. Les différentes couches requises, notamment un silicium cristallin semi-conducteur, ont été injectées une à une dans le centre d’une fibre optique dont le diamètre est inférieur à celui d’un cheveu. Le secret du succès reposerait sur la technique de dépôt, avec l’utilisation de hautes pressions.

Actuellement, seul un brin long de 1 m a déjà été réalisé. Cependant, les chercheurs assurent qu’il est d’ores et déjà possible de produire des faisceaux de plus de 10 m de long. Un chiffre qui devrait augmenter dans le futur, tout comme les performances des circuits intégrés précédemment évoqués. Les fibres étant souples, elles pourraient être utilisées dans la confection de tissus légers pouvant prendre différentes formes, se plier et surtout produire du courant. Ainsi, nos téléphones portables et tablettes seront peut-être un jour alimentés ou rechargés par nos vestes ou nos tee-shirts. Plusieurs applications militaires seraient déjà envisagées.

Un dernier avantage mérite d’être souligné. Grâce à une mise en forme tridimensionnelle, par exemple s’ils sont intégrés dans une veste, les tissus photovoltaïques auront toujours une surface exposée au soleil, ce qui garantit une production d'électricité continue. Les cellules photovoltaïques au silicium viennent de gagner en légèreté et en flexibilité.

DES CHERCHEURS JAPONAIS ont mis au point le prototype d'une sorte de tissu constitué de fils de cellules photovoltaïques, avec l'espoir de pouvoir, un jour, créer des vêtements électrogènes, pour recharger un mobile par exemple, ou fabriquer des tentures faisant office de sources d'appoint lors de catastrophes.

Avec l'aide des pouvoirs publics nippons, ils ambitionnent de mettre au point des techniques de "tissage" en gros volume de cette nouvelle matière textile à horizon 2015, et de proposer ensuite de premiers objets conçus avec (voir photo ci-dessous. Crédit: Sphelar Power).



"Nous avons cependant encore quelques difficultés à résoudre avant une commercialisation, telle que l'isolation des fils conducteurs et l'amélioration de la durabilité du produit", a expliqué mardi un responsable du Centre de technologie industrielle de la préfecture de Fukui (centre-ouest).

Les chercheurs ont employé des cellules photovoltaïques sphériques de 1,2 mm, développées par la société Sphelar Power de Kyoto (ouest), une jeune firme créée en mai 2012. Toute son activité tourne actuellement autour de ces petites "graines solaires" dont l'avantage est de capter la lumière sur trois dimensions, et donc sur une surface plus étendue qu'un cercle plat. Ces sphères photovoltaïques (appelées Sphelar) sont connectées ensemble afin de composer un "fil", puis les fils sont tissés entre eux. Au final, on obtient un carré d'une texture souple voire extensible, manipulable comme un vrai tissu.

Des partenariats sont prévus avec des entreprises de la préfecture de Fukui, une région connue pour son savoir-faire dans le secteur du textile.