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3es Journées Pérovskites hybrides - Université Angers

3es Journées Pérovskites hybrides

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PSC : l’autre piste du photovoltaïque

Du 9 mai 2017 au 10 mai 2017

Nicolas Mercier et une molécule pérovskite

Durant deux jours, la Faculté des sciences accueille les 3es Journées Pérovskites hybrides, consacrée à l’une des dernières technologies prometteuses pour la production d’énergie solaire. Parmi les invités : un candidat au prix Nobel. Les explications de Nicolas Mercier, professeur de chimie à l’UA, membre de Moltech-Anjou et organisateur du rendez-vous scientifique.

 

Que désignent exactement les « pérovskites hybrides » ?

Nicolas Mercier : La pérovskite est un minéral naturel, qui repose sur trois constituants inorganiques : le calcium, le titane et l’oxygène (CaTiO3). Et qui présente une organisation particulière. Par extension, on appelle « pérovskites » tous les composés qui ont la même organisation. On les qualifie « d’hybrides » lorsqu’on remplace au moins un des trois éléments inorganiques par un cation organique, c'est-à-dire qui contient du carbone.

En 2009, un chercheur japonais a découvert qu’en utilisant dans une cellule photovoltaïque un de ces pérovskites hybrides (le « Mapi ») comme absorbeur, le rendement était bon (de l’ordre de 5%). Après quelques années de recherche, le rendement est supérieur à 20%. Cela place le Mapi au même niveau que le silicium, qui est aujourd’hui la base de la plupart des panneaux photovoltaïques.

Le silicium a deux gros inconvénients : son coût et l’impossibilité de l’utiliser autrement que sur des surfaces planes. Le Mapi est moins cher à produire et peut être mis en œuvre sur des supports souples. Mais il a aussi ses défauts : il est peu stable à l’humidité, et, il est pour partie composé de plomb, un métal lourd toxique.

À partir de 2012, il y a eu un engouement mondial. Beaucoup de laboratoires et de start-up se sont investis dans cette filière des Perovskites solar cells (PSC), les cellules photovoltaïques à pérovskites. Avec deux objectifs en tête : améliorer leur stabilité et trouver une alternative au plomb.

Quel est le but des Journées Pérovskites hybrides ?

Des cellules photovoltaïques à pérovskites
NM :
Il s’agit de rassembler la communauté scientifique nationale qui s’intéresse à ce domaine. Elle n’existait pas il y a 3 ans. Aujourd’hui, nous comptons 115 inscrits pour notre rendez-vous annuel, des universitaires essentiellement, mais aussi quelques entreprises qui viennent voir où nous en sommes dans le développement.

La communauté scientifique est aujourd’hui rassemblée dans un Groupement de recherche, un GDR financé par le CNRS et baptisé HPERO. Il a été lancé en janvier 2017. Angers constituera la première réunion officielle.

Quelle est la place des acteurs angevins dans ces recherches ?

NM : En France, j’ai été le premier à m’intéresser aux pérovskites hybrides, à partir de l’an 2000. Mais pas pour une application dans le photovoltaïque. C’est un Rennais, Jacky Even qui a le premier travaillé sur cette application. En 2015, il a organisé les 1res Journées Pérovskites hybrides et m’a invité. Depuis cette date, je m’investis de nouveau sur cette thématique et la recherche de nouveaux matériaux. Une thèse, financée dans le cadre du RFI Lumomat, a débuté en septembre 2016. Avec des premiers résultats prometteurs. Nous venons de déposer un brevet, pour une solution qui minimise notamment l’usage du plomb.

L’organisation de Journées Pérovskites hybrides à Angers est donc une sorte de retour aux sources : là où les premiers travaux sur les pérovskites hybrides ont été menés en France.

Quel sera le programme ?

NM : Nous ferons le point sur les derniers travaux. Trois conférences plénières sont également prévues, l’une de Jacky Even, qui vient de publier dans la prestigieuse revue Nature. Nous accueillerons aussi l’Américain David Mitzi, qui est le père des Pérovskites hybrides. Il a travaillé sur le sujet dès les années 1990 et, après une pause, revient sur cette thématique. C’est un scientifique de renommée internationale, qui a accepté d’être professeur invité à l’UA durant une semaine en mai. Enfin, nous attendons une conférence du Suisse Michael Grätzel, le chimiste « star », avec 1200 publications à son actif et l’un des trois scientifiques les plus cités au monde. Nous lui devons les Dye-sensitized solar cell, une autre technologie du photovoltaïque inspirée de la photosynthèse végétale. Et lui-aussi s’intéresse depuis peu Perovskites solar cells. Je pense que l’intervention de ce « nobélisable » sera d’un grand intérêt pour toute la communauté.

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Le terreau angevin

Les 3es Journées Pérovskites hybrides se tiennent à l’Université d’Angers qui a développé un axe de recherche dynamique autour du photovoltaïque, et plus généralement des matériaux pour l’électronique et la photonique organiques ou hybrides. À travers notamment :

  • Moltech-Anjou

L'activité scientifique du laboratoire Moltech-Anjou est centrée sur le développement de matériaux moléculaires organiques ou hybrides organiques-inorganiques, en soutien à des axes comme l'électronique organique, les matériaux stimulables, la nano-structuration ou encore les matériaux pour l'énergie.

  • Lumomat

Le projet pluridisciplinaire Lumomat (Lumière molécules matière), alliant recherche, formation et innovation (RFI), a été officiellement lancé fin 2014 avec le soutien de la Région des Pays de la Loire. Il vise à faire de la région, à l’horizon 20019, un centre d'excellence international dans le domaine des matériaux moléculaires pour l'électronique et la photonique de demain. Parmi les applications : le photovoltaïque de 3e génération, mais aussi les Oleds (écrans souples), les nanosystèmes pour le transport et le stockage de l’information…