Des chercheurs de l’Université de technologie de Varsovie et de l’entreprise Saule Technologies ont développé des cellules photovoltaïques à base de pérovskites capables de convertir la lumière ambiante en électricité avec un rendement atteignant 90 %. Cette technologie, optimisée pour les environnements intérieurs, permet d’alimenter des capteurs et appareils électroniques sans exposition directe au soleil.
Une technologie adaptée à la lumière artificielle
Contrairement aux panneaux photovoltaïques en silicium cristallin, conçus pour capter le spectre solaire complet en extérieur, les cellules à pérovskites développées par l’équipe polonaise ciblent spécifiquement les longueurs d’onde émises par l’éclairage intérieur, qu’il s’agisse de LED ou de néons. Ce choix technique permet d’atteindre des niveaux d’efficacité énergétique supérieurs dans des conditions où les technologies classiques sont inopérantes.
Le fonctionnement des cellules photovoltaïques conventionnelles repose sur l’effet photovoltaïque, où les photons frappent un matériau semi-conducteur pour libérer des électrons. Dans le silicium, cette réaction est optimisée pour le spectre solaire (environ 400 à 1100 nanomètres). Cependant, à l’intérieur d’un bâtiment, l’intensité lumineuse est souvent 100 à 1000 fois plus faible qu’en plein soleil. Le silicium, dans ces conditions, peine à générer une tension suffisante pour alimenter des circuits intégrés. Les pérovskites, en revanche, peuvent être “accordées” chimiquement pour absorber les pics d’émission spécifiques des sources lumineuses intérieures, comme le spectre étroit d’une diode électroluminescente (LED) blanche.
Selon les données techniques communiquées par Saule Technologies, le rendement de conversion peut atteindre 90 % dans des conditions de spectre lumineux parfaitement ajustées à la cellule. Cette performance marque une avancée significative pour l’alimentation autonome des objets connectés (IoT), qui nécessitent souvent des batteries complexes à remplacer. L’élimination du besoin de remplacement de batterie réduit non seulement les coûts de maintenance, mais diminue également l’empreinte écologique liée aux déchets électroniques.
Le rôle des pérovskites dans l’innovation énergétique
Le succès de ces cellules repose sur la structure cristalline des pérovskites, un matériau synthétique dont la composition chimique peut être ajustée en laboratoire pour absorber précisément certaines fréquences lumineuses. Cette flexibilité permet une impression sur des supports souples, facilitant l’intégration des cellules dans des dispositifs variés, des étiquettes électroniques aux capteurs de température domestiques.
La recherche menée par les équipes polonaises se concentre désormais sur la durabilité à long terme de ces couches minces. Si le rendement de 90 % est une mesure de laboratoire obtenue sous un éclairage contrôlé, l’enjeu industriel reste la stabilité de la cellule face à l’usure naturelle des matériaux organiques qui composent la structure. Les pérovskites sont sensibles à l’humidité, à la chaleur et à l’oxygène, ce qui nécessite des procédés d’encapsulation avancés. Saule Technologies utilise des techniques d’impression par jet d’encre, un procédé qui permet une production à la fois rapide et flexible, tout en minimisant la consommation de matières premières par rapport aux méthodes de dépôt sous vide traditionnelles.
Comparaison avec les solutions photovoltaïques standards
Le secteur du solaire intérieur est en pleine mutation. Alors que les cellules en silicium nécessitent une intensité lumineuse importante pour produire un courant significatif, les pérovskites se distinguent par leur capacité à fonctionner sous une faible luminosité.
La technologie des pérovskites permet de transformer n’importe quelle source de lumière artificielle en une source d’énergie constante pour les petits appareils électroniques. Olga Malinkiewicz, cofondatrice et CTO de Saule Technologies
Cette distinction est cruciale : là où un panneau classique perd la quasi-totalité de son efficacité en intérieur, la cellule à pérovskites maintient un courant stable. Toutefois, les analystes du secteur soulignent que la comparaison doit rester nuancée. Le silicium demeure la norme pour la production d’énergie de masse à grande échelle, tandis que les pérovskites se positionnent comme une solution de niche haute performance pour l’électronique de faible consommation. Contrairement au silicium, qui nécessite des températures de fabrication dépassant les 1000°C, les cellules à pérovskites peuvent être traitées à basse température, ce qui réduit considérablement l’énergie grise nécessaire à leur fabrication.
Perspectives pour l’autonomie des objets connectés
L’intégration de ces cellules dans les produits de grande consommation pourrait réduire la dépendance aux batteries au lithium, dont le recyclage et l’extraction posent des défis environnementaux majeurs. En éliminant le besoin de stockage d’énergie externe pour les capteurs, cette innovation simplifie la conception des circuits imprimés.
Les prochaines étapes pour Saule Technologies incluent le passage à une production à grande échelle via des procédés d’impression jet d’encre industrielle. La capacité à maintenir un rendement élevé sur des surfaces étendues, sans défaut de fabrication, déterminera la viabilité commerciale de cette technologie au cours des prochaines années. Le défi reste de garantir une durée de vie opérationnelle dépassant les cinq ans, un seuil nécessaire pour une adoption massive dans le secteur de l’habitat intelligent. Cette exigence de durabilité est au cœur des tests de vieillissement accéléré pratiqués par les chercheurs, qui simulent des milliers d’heures d’exposition à la lumière artificielle pour valider la robustesse des cellules avant leur déploiement sur le marché grand public.
