L'énergie solaire photovoltaïque convertit la lumière du soleil en électricité mais, à des températures élevées, l'efficacité des cellules solaires diminue. L'énergie électrique peut également être utilisée pour produire de l'hydrogène, pour ensuite être stockée - mais le rendement énergétique de ce procédé reste très limité. Les scientifiques de l'Université technique de Vienne (TU Wien) ont mis au point un concept innovant : en associant des nouveaux matériaux hautement spécialisés, ils ont réussi à combiner l'énergie photovoltaïque à haute température avec une cellule électrochimique. La lumière ultraviolette peut ainsi être directement utilisée par la pompe à ions-oxygène à travers un électrolyte à oxyde solide. L'énergie de la lumière UV est stockée chimiquement.
La clé du succès réside dans un choix inhabituel de matériaux. Au lieu du photovoltaïque à base de silicium, des oxydes de métaux spéciaux - pérovskites - ont été utilisés. En combinant plusieurs oxydes métalliques différents, ils ont réussi à assembler une cellule qui combine à la fois l'énergie photovoltaïque et électrochimique.
"Notre cellule est constituée de deux parties distinctes - une partie photoélectrique sur le dessus et une partie électrochimique en dessous", a précisé Georg Brunauer. "Dans la couche supérieure, la lumière ultraviolette crée des porteurs de charge, tout comme dans une cellule solaire standard". Les électrons à ce niveau sont immédiatement retirés et se déplacent vers la couche inférieure de la cellule électrochimique.
Une fois sur place, ces électrons sont utilisés pour ioniser l'oxygène en ions-oxygène négatifs, qui sont ensuite libérés à travers une membrane dans la partie de la cellule électrochimique. "Ceci est l'étape cruciale de la photoélectrochimie qui, nous l'espérons, mènera vers la possibilité de fractionner l'eau et produire de l'hydrogène", a ajouté Georg Brunauer. Dans la première étape, la cellule fonctionne comme une lampe UV conduisant la pompe à oxygène. Elle produit une tension de courant allant jusqu'à 920 millivolts à une température de 400°C.
"Nous sommes en mesure d'améliorer davantage nos matériaux et si la puissance électrique peut être légèrement augmentée, la cellule sera alors capable de décomposer l'eau en hydrogène et oxygène. Cet objectif est à portée de main maintenant que nous avons montré que la cellule fonctionne" a conclu Georg Brunauer. Le concept pourrait également séparer le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone. L'énergie produite sous la forme d'un atome d'hydrogène et de monoxyde de carbone pourrait cette fois être utilisée pour synthétiser des carburants.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
