Le photovoltaïque, cette énergie renouvelable qui permet de produire de l'électricité en transformant une partie du rayonnement solaire, souffre en France de deux handicaps majeurs.L'Hexagone a longtemps été à la traîne de pays comme l'Allemagne, le Japon et les États-Unis en matière de recherche notamment. Il y a encore quatre ans, seule une soixantaine de personnes réparties dans une vingtaine de laboratoires travaillait sur ces sujets. «Or, si l'on veut être crédible, il faut être 200, comme en Allemagne», explique Didier Marsacq, directeur du CEA (Commissariat à l'énergie atomique)-Institut Liten (laboratoire d'innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux).
Ensuite, l'énergie photovoltaïque est beaucoup trop chère. Ce qui signifie que sans incitation financière ni subventions, elle n'est pas compétitive par rapport aux autres énergies disponibles. «Le prix du photovoltaïque doit être divisé par trois», estime ainsi Jean-Pierre Joly, directeur général de l'Institut national de l'énergie solaire. L'objectif étant de franchir la barre de l'euro par watt. Scientifiquement, il est donc nécessaire d'augmenter les rendements de conversion des cellules, autrement dit leur capacité à récupérer et transformer la lumière reçue en électricité et de mettre au point des processus de fabrication moins chers. Sans oublier, bien sûr, de réduire la contrainte liée au caractère aléatoire et forcément intermittent de cette énergie.
Le silicium, utilisé depuis longtemps, comme composant essentiel du verre, est l'élément chimique le plus abondant dans la croûte terrestre, après l'oxygène. En tant que semi-conducteur, le silicium est le matériau clé des cellules photovoltaïques qui sont ensuite montées en panneaux solaires, tout comme il l'est dans l'industrie électronique. «La matière première est abondante, la technologie éprouvée et les rendements de production importants», explique Jean-Pierre Joly. Mais le prix du silicium est très élevé : entre le début 2007 et la fin 2008, le prix du kilogramme a triplé, passant de 40 à plus de 120 ?.
Outre les questions de coût, sa purification s'avère particulièrement consommatrice en énergie et productrice de gaz à effets de serre. Du coup, les chercheurs limitent leurs exigences en matière de purification en remplaçant par exemple les procédés chimiques par la voie métallurgique. Le CEA et le Liten espèrent ainsi obtenir un minerai de silicium aux alentours de 25 ? le kg en réduisant notamment le temps de purification qui a été divisé par deux. L'objectif étant de faire baisser les coûts des systèmes photovoltaïques de 25 %.
«Il est important de travailler sur tous les maillons de la chaîne pour faire baisser les coûts», note encore Jean-Pierre Joly. L'objectif des chercheurs est de fabriquer les cellules photovoltaïques de «quatrième génération» en utilisant les caractéristiques électroniques des nanostructures. Pour mener à bien ces recherches, le CEA a créé, avec EDF Énergies nouvelles et Photowatt, une société baptisée PV Alliance dont le laboratoire pilote devrait être opérationnel prochainement. «On a fait le pari de la recherche et du développement pour monter une industrie en France», explique son directeur, Éric Laborde.
