Des chercheurs chinois, en collaboration avec l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), ont développé des panneaux solaires capables de produire de l'électricité à 10 mètres de profondeur. Ils serviront à alimenter des instruments sous-marins.

Les panneaux solaires ne se trouvent désormais plus seulement sur les toits des habitations. Après avoir fait leur apparition le long des routes, à la surface de lacs alpins et entre les voies ferrées, pour ne citer que quelques projets suisses, le photovoltaïque tente maintenant de conquérir un environnement encore plus inhabituel: les profondeurs marines.

Un groupe de recherche de l'Université chinoise du Yunnan collabore avec des scientifiques suisses sous la direction de Michael Grätzel de l'EPFL, l'un des spécialistes les plus renommés au monde dans le domaine des cellules solaires et de la photochimie. L'équipe a développé des cellules photovoltaïques capables de produire de l'électricité sous l'eau, à 10 mètres de profondeur. Cette innovation a fait l'objet d'un article publié le mois dernier dans la revue Joule.

Un défi scientifique

Produire de l'énergie solaire sous l'eau est tout sauf simple. L'eau absorbe progressivement le rayonnement solaire et en modifie le spectre: plus on descend, moins il reste de lumière disponible. Grâce à un matériau innovant qui imite le comportement d'un minéral cristallin appelé pérovskite (voir encadré), les chercheurs sont parvenus à exploiter les longueurs d'onde capables de pénétrer jusqu'à ces profondeurs.

En laboratoire, sous une lumière reproduisant celle présente à 10 mètres sous l'eau, les cellules ont atteint un rendement de conversion de 34,71%. Une valeur très élevée qui ne peut toutefois pas être comparée directement au rendement des panneaux solaires classiques exposés au soleil, car le spectre et l'intensité de la lumière utilisée sont différents.

Du laboratoire à la pratique

La recherche est allée au-delà de la simulation. Les modules ont été testés dans des conditions réelles, en mer de Chine méridionale, démontrant leur capacité à produire de l'électricité sous l'eau. Un module de grande taille, éclairé pendant deux heures à 10 mètres de profondeur, a produit 324 milliwattheures. Cette énergie a été utilisée pour recharger des batteries lithium-ion et allumer des LED.

La durée de vie s'avère également particulièrement prometteuse. Lors de tests en accéléré, les cellules n'ont que très peu perdu en efficacité. Les chercheurs estiment que les panneaux photovoltaïques continueront à produire 80% de leur valeur initiale après environ 48'000 heures passées à 10 mètre de profondeur, soit l'équivalent de 5,5 ans.

À quoi cela sert-il?

L'objectif n'est évidemment pas de recouvrir les fonds marins de panneaux pour alimenter nos villes. Cette technologie pourrait en revanche servir à rendre autonomes sur le plan énergétique des capteurs, des caméras, des robots sous-marins, des systèmes de communication et des installations de surveillance de l'aquaculture. Ces dispositifs dépendent aujourd'hui souvent de batteries qu'il faut remplacer périodiquement ou de longs câbles reliés à la surface.

Le photovoltaïque continue donc de chercher de nouveaux espaces. Et le prochain endroit où capter l'énergie du soleil pourrait se trouver à quelques mètres sous la surface de la mer.

Matteo Martelli, RSI

Adaptation pour RTSinfo: Didier Kottelat

La pérovskite, un matériau révolutionnaire

La pérovskite est un minéral naturel à base de titanate de calcium. Dans le domaine photovoltaïque, le terme désigne toutefois des matériaux synthétiques qui imitent sa structure cristalline. Leur composition peut être modifiée afin d'absorber différentes portions de la lumière, ce qui les rend particulièrement polyvalents pour les cellules solaires.