C’est un petit miracle. Des chercheurs de 4 universités (deux de Chine, une des U.S.A et une de Singapour) ont remarqué qu’un ajoutant de la caféine à la formule des cellules photovoltaïques à pérovskites (le dernier cri en la matière), ces dernières fonctionnaient bien plus longtemps avec une meilleure efficacité. Le fruit de leur recherche a été publié aujourd’hui dans la revue de recherche sur l’énergie Joule.
Qui l’aurait cru ? Alors que le professeur Yang Yang de l’Université de Californie cherchait depuis des années un additif pour améliorer les performances des cellules PV (photovoltaïques) à pérovskites, la réponse à ses interrogations se trouvait dans sa tasse de café. Les cellules photovoltaïques sont parfois testées sur leur capacité à produire de l’énergie sur une longue période sous une température de 85°C, et le café se sert mieux à cette même température. Sachant qu’une célèbre chaîne de café porte le nom de « Bakery Café 85°C », les chercheurs de l’Université de Californie se demandent comme l’idée d’une union entre caféine et cellules à pérovskites a pu rester ignorée aussi longtemps.
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L’idée d’ajouter de la caféine est venue de Rui Wang, un étudiant fraîchement diplômé sous l’égide du professeur Yang Yang, et les résultats sont spectaculaires. La caféine permet de refroidir significativement les cellules pérovskites, ce qui joue beaucoup sur leurs performances. Cela se voit dès leur production. Alors qu’un cristal de pérovskite se forme en deux secondes, il lui faut une ou deux minutes avec de la caféine incorporée. Un temps bien investi car le matériel ainsi produit est plus stable et déplace les charges crées par les protons entrants beaucoup plus facilement.
Un autre point fort des molécules de caféine dans les cellules à pérovskites, c’est qu’elles permettent de stabiliser ces dernières et leur éviter un affaiblissement et donc un rendement énergétique plus faible sur la durée. Chaque molécule de caféine peut se lier à deux atomes de plomb, ce double verrouillage moléculaire entrave le mouvement des ions qui expose les cristaux de pérovskite à un remodelage en une version plus faible en temps normal.
Voilà comment cela se traduit dans des chiffres très concrets. Alors qu’en temps normal une cellule sans caféine ne conserve que 40% de son rendement énergétique après 175 heures de fonctionnement sous la température destructrice de 85°C, les cellules enrichies en caféine, elles, conservent 86% de leur rendement après 1300 heures d’exposition dans les mêmes conditions. Autre point fort de ces dernières, elles captent plus facilement l’énergie solaire.
Le graphique illustrant la durabilité bien supérieure des cellules photovoltaïques à pérovskites intégrant de la caféine
Si les tests des cellules sont effectués à de telles températures sur des durées moyennes, c’est pour déterminer leur résistance sur le long terme dans des conditions normales. D’après le docteur Yang, il faudrait que ces nouvelles cellules pérovskites résistent un ou deux ans dans les conditions difficiles pour donner la garantie de pouvoir assurer une production d’énergie de qualité pendant de nombreuses décennies sur un toit. Ce n’est pas encore gagné. Néanmoins, les étudiants travaillant avec le professeur Yang exploitent déjà ce qu’ils ont appris des caractéristiques refroidissantes de la caféine pour trouver un élément encore plus prometteur pour améliorer les cellules à pérovskites. Ceci tout en prenant bien soin de continuer à tester les dernières nées intégrant de la caféine dans de multiples conditions.
Les progrès de la science dans le développement des énergies renouvelables sont fantastiques. En janvier dernier, une startup suisse, Energy Vault, présentait par exemple un projet exploitant des blocs de béton pour stocker des quantités phénoménales d’énergie solaire.
