S'il existe des sortes de cathédrales modernes de la durabilité, le centre de congrès inauguré il y a dix ans sur le campus de l'EPFL à Lausanne en fait certainement partie. Il suffit de regarder la façade ouest composée de panneaux de verre élancés dans les tons jaune, vert, orange et rouge. Elle n'est pas seulement une attraction visuelle. Outre le look, la fonction a été déterminante pour le design. Il ne s'agit pas d'une simple fenêtre: le mur est composé de 300 mètres carrés de cellules photovoltaïques, une première mondiale à l'époque.
Si vous pensez aux habituels panneaux solaires aux miroirs sombres que l'on trouve sur les toits des maisons et dans les parcs solaires, vous vous trompez. Les panneaux photovoltaïques du «Swiss- Tech Convention Center» sont composés de cellules dites «Grätzel», qui ont non seulement un aspect différent, mais qui fonctionnent également différemment – car elles imitent le processus biologique fondamental de la photosynthèse.
Elles portent le nom de leur inventeur, le chimiste Michael Grätzel, qui a reçu de nombreuses récompenses. Ce Suisse d'origine allemande travaille depuis de nombreuses années à l'EPFL et a largement contribué aux progrès technologiques fulgurants dans le domaine de l'énergie solaire. Outre son intérêt pour la recherche, il est également motivé par sa conscience écologique. «Le changement climatique est un grand défi», dit-il. «Nous devons renoncer aux énergies fossiles tout en multipliant l'utilisation du photovoltaïque. Après tout, l'énergie solaire est devenue une source d'énergie renouvelable indispensable». La valeur de son travail est inestimable.
Un colorant qui transforme la lumière du soleil en énergie
En principe, toutes les cellules solaires fonctionnent selon un principe similaire. Elles utilisent la lumière du soleil pour produire de l'énergie électrique: le rayonnement se transforme en électricité. Les cellules solaires conventionnelles sont basées sur le silicium, un matériau semi-conducteur inorganique obtenu à partir de sable de quartz. Les cellules Grätzel, en revanche, n'ont pas besoin de silicium. Dans ces dernières, des molécules de colorants organiques collectent la lumière et transmettent l'énergie à des nanocristaux, ce qui génère un courant électrique. Elles s'inspirent des plantes dont les pigments verts chlorophylliens absorbent les rayons du soleil. C'est le processus de la photosynthèse: l'énergie solaire est transformée en oxygène et en sucre, et donc stockée.
«La photosynthèse me fascinait déjà quand j'étais étudiant», explique Grätzel. «Cet intérêt est devenu particulièrement pertinent dans les années 1970, lors de la première crise pétrolière, lorsque nous étions limités dans nos déplacements en voiture et que nous ne pouvions pas faire le plein. C'est à cette époque que j'ai réfléchi pour la première fois à la finitude de nos réserves de pétrole et à la manière dont nous pourrions les remplacer à l'avenir. La réponse était évidente: pourquoi ne pas s'inspirer de la nature pour produire de l'énergie»?
Aussitôt dit, aussitôt fait. Certes, d'autres chercheurs ont voulu s'inspirer de la photosynthèse. Mais Grätzel a réussi sa percée parce que, avec son collègue Brian Regan, il a recouvert pour la première fois de colorant des nanoparticules de dioxyde de titane. Une approche innovante qui s'est avérée convaincante de manière inattendue. «Le premier essai était déjà passionnant, car l'effet que nous avons obtenu était mille fois plus élevé que prévu», explique Grätzel. «Notre travail n'était en fait que de la recherche fondamentale, et la recherche solaire elle-même n'en était qu'à ses débuts. Mais nous avons pu en déduire un concept pour de nouvelles cellules solaires». Une révolution dans le domaine du photovoltaïque et la naissance de la cellule Grätzel, que l'inventeur a fait breveter en 1992 – et qui est désormais produite à l'échelle industrielle.