Genève, le 30 septembre 2003 - STMicroelectronics, l'un des cinq premiers fabricants mondiaux de semiconducteurs, a présenté aujourd'hui un programme de recherche avancé susceptible de réduire sensiblement les coûts de production de l'électricité fondée sur l'énergie solaire. L'équipe de recherche basée à Catane et Naples s'efforce d'appliquer l'expertise en nanotechnologie de ST au développement de nouvelles technologies de cellules solaires, capables de concurrencer à terme, au plan commercial, les méthodes traditionnelles de production d'électricité, comme la combustion de fossiles ou les réacteurs nucléaires.

Les systèmes photovoltaïques (cellules solaires) convertissent l'énergie de la lumière du soleil en énergie électrique et constituent potentiellement l'une des principales sources d'énergie renouvelable. Cependant, les technologies de cellules solaires existantes reposent essentiellement sur des matériaux semiconducteurs comme le silicium, et impliquent donc des coûts de fabrication élevés. En dépit de la gratuité du " carburant " utilisé par les générateurs alimentés par le soleil, le coût global de l'électricité solaire (amortie sur la durée de fonctionnement de la cellule solaire, en général vingt ans) s'avère environ dix fois supérieur à celui de l'électricité produite à l'aide de combustibles fossiles.

Les cellules solaires à base de semiconducteurs possèdent le meilleur rendement (défini comme la quantité d'énergie électrique produite pour un apport d'énergie solaire donné), mais il est difficile d'augmenter ce rendement ou de réduire les coûts de production. ST poursuit donc des approches alternatives visant à fabriquer des cellules solaires éventuellement moins efficaces (10 % au lieu de 15 à 20 % par exemple), mais à un coût de fabrication bien moindre.

" Bien que le principe de la production d'électricité solaire bénéficie d'un large soutien mondial, les technologies de piles solaires actuelles coûtent trop cher pour être utilisées à l'échelle industrielle. La possibilité de produire des piles solaires efficaces et à faible coût modifierait radicalement la donne et révolutionnerait la génération d'énergie ", a déclaré Salvo Coffa, responsable chez ST du groupe de recherche qui développe la nouvelle technologie de piles solaires.

L'équipe de ST poursuit actuellement deux approches : la première, inventée en 1990 par le professeur Michael Graetzel de l'Institut fédéral suisse de Technologie, utilise un principe proche de la photosynthèse. Dans une cellule solaire traditionnelle, un seul matériau, comme le silicium, exécute les trois fonctions essentielles : absorber les rayons du soleil (convertir les photons en électrons et en trous), supporter le champ électrique nécessaire pour séparer les électrons des trous, et être conducteur des porteurs libres (électrons et trous) vers les contacts collecteurs de la cellule.

Pour exécuter ces trois tâches efficacement, le matériau semiconducteur doit présenter une très grande pureté. C'est précisément pourquoi les cellules solaires à base de silicium sont trop coûteuses pour concurrencer les techniques traditionnelles de génération d'énergie électrique.

En revanche, la cellule Graetzel, ou cellule solaire à colorant (DSSC, Dye-Sensitized Solar Cell), reproduit le mécanisme utilisé par les plantes pour transformer les rayons solaires en énergie, dans lequel chaque fonction est exécutée par différentes substances. La cellule Graetzel utilise un colorant organique (sensibilisateur photo) pour absorber la lumière et créer des paires électron-trou, une couche d'oxyde de métal nanoporeux pour transporter les électrons et un matériau conducteur de trous, généralement une électrolyte liquide.

" L'une de nos voies de recherche les plus excitantes est le remplacement des électrolytes liquides, généralement utilisées aujourd'hui pour la fonction de transport de trous, par des polymères conducteurs. Cela pourrait permettre de réduire davantage le coût par Watt, facteur clé de la viabilité commerciale de l'énergie solaire.", a précisé Salvo Coffa.

L'équipe de ST développe également des cellules solaires de faible coût reposant sur une approche totalement organique : un composé de matériaux organiques accepteurs et donneurs d'électrons est monté en sandwich entre deux électrodes. La nanostructure de ce mélange est essentielle pour la performance de la cellule, car les matériaux donneurs et accepteurs d'électrons doivent être en contact intime à des distances inférieures à 10 nm. ST prévoit d'utiliser des fullérènes (Carbone 60) comme matériau accepteur d'électrons et un cuivre organique comme donneur d'électrons.

" Ces activités de R&D, qui utilisent notre expertise en nanotechnologie, complètent et favorisent l'engagement pris par ST d'être une entreprise neutre en matière d'émission de gaz carbonique d'ici 2010 ", selon Salvo Coffa. " Nous veillons à minimiser l'impact de nos propres activités industrielles sur l'environnement et développons également de nombreuses nouvelles technologies qui apporteront, nous le souhaitons, de réels avantages écologiques. "

STMicroelectronics en bref
STMicroelectronics est un leader mondial pour le développement et la réalisation de solutions sur silicium destinées à un grand nombre d'applications. Son expertise du silicium et des systèmes, sa puissance industrielle, son portefeuille de propriétés intellectuelles et ses alliances stratégiques placent ST à l'avant-garde des technologies de systèmes sur puce, et ses produits contribuent pleinement à la convergence des applications et des marchés. STMicroelectronics est coté à la Bourse de New York, de Paris (Euronext) et de Milan. En 2002, ST a réalisé un chiffre d'affaires net de 6,32 milliards de dollars et un résultat net de 429,4 millions. Des informations complémentaires sont disponibles sur le site http://www.st.com.

N.B. :
le silicium est le matériau de choix pour les circuits intégrés, car de très nombreux circuits complexes, chacun contenant des millions de transistors, peuvent être fabriqués sur une seule tranche de cristal de silicium pur, généralement de 300 mm de diamètre. La valeur élevée de la fonction assurée par chaque circuit (la réception GPS ou le décodage de DVD, par exemple) excède largement le coût du matériau de base. Avec les cellules solaires, où une simple fonction doit être prise en charge sur une surface importante, c'est l'inverse et le coût du cristal de silicium pur l'emporte. C'est pourquoi le programme de recherche avancé de ST s'attache à appliquer l'expertise de la société en nanotechnologie (née de sa prééminence dans l'ingénierie du silicium) à des matériaux moins coûteux.