Surmonter l’impact écotoxicologique des technologies photovoltaïques à pérovskite

Date de démarrage prévue : été 2022

Les cellules solaires à pérovskite traitées par solution (c’est-à-dire un composant électronique avec une structure cristalline spécifique) sont devenues l’une des technologies photovoltaïques de nouvelle génération les plus prometteuses et la technologie à la croissance la plus rapide de l’histoire du photovoltaïque. De plus en plus d’industries adoptent ces technologies prometteuses qui peuvent être utilisées dans plusieurs domaines, tels que le développement de solutions énergétiques pour les engins spatiaux et les satellites, la construction de centrales électriques et la fabrication de capteurs. Cette catégories de technologies photovoltaïques diffère des photovoltaïques conventionnels car elles sont généralement légères, flexibles, polyvalentes et peu coûteuses, permettant des dépenses en capital exceptionnellement faibles, une fabrication à haut débit et un retour sur investissement énergétique remarquablement rapide (par exemple, des mois au lieu d’années). Des recherches approfondies et des efforts industriels ont été consacrés au développement des technologies photovoltaïques, ce qui a entraîné des progrès rapides de leurs performances, rivalisant déjà avec leurs homologues conventionnels tels que le silicium cristallin. Une telle amélioration de l’efficacité a permis de cibler de nouveaux marchés de niche tels que la création d’applications intégrées à l’Internet des objets. Cependant, des préoccupations critiques subsistent quant à l’impact écotoxicologique potentiellement élevé des cellules solaires à pérovskite résultant des effets combinés de 1) des quantités excessives de plomb généralement requises dans ces semi-conducteurs pour des performances optimales des dispositifs, qui risque d’entraîner une contamination des chercheurs et des travailleurs; et 2) le manque de compréhension et de contrôle de la lixiviation du plomb dans l’environnement environnant. Les conséquences pourraient être irréversibles non seulement pour la santé humaine, mais aussi pour l’environnement naturel, ce qui peut constituer un obstacle critique à l’entrée des cellules solaires pérovskites dans l’Union européenne ainsi que sur le marché mondial du photovoltaïque.

Dans le cadre de son postdoctorat AXA, le Dr Meng Li cherchera une solution à ce problème complexe en établissant un nouveau cadre de connaissances sur les relations entre la structure des matériaux des semi-conducteurs à pérovskite et leur écotoxicité. Pour mener à bien ce projet, il étudiera qualitativement et quantitativement les produits de lixiviation du plomb, leurs mécanismes de lixiviation et les impacts écotoxicologiques conséquents de divers types de semi-conducteurs en pérovskite à base de plomb en fonction de leur conception matérielle. Le poisson-zèbre sera utilisé pour détecter les effets des dangers biologiques des fuites de plomb et des matériaux multifonctionnels seront ajoutés aux dispositifs de pérovskite pour inhiber la dissolution du plomb et réduire sa biotoxicité. En outre, le Dr Li tirera parti de ce cadre de connaissances pour développer de nouveaux semi-conducteurs à pérovskite, avec un taux moins élevé de lixiviation du plomb mais avec les mêmes propriétés optoélectroniques, ce qui constituera la première étape cruciale vers la nouvelle génération de cellules photovoltaiques à pérovskites à haute performance et respectueuses de l’environnement.

Les résultats du projet pourraient révolutionner le secteur de l’énergie solaire de l’UE et du Royaume-Uni en aidant ces économies à atteindre leurs objectifs pour 2050 en termes de neutralité carbone et de croissance propre. Les nouvelles connaissances générées, en particulier sur la compréhension des impacts écotoxicologiques des cellules solaires à pérovskite et de leur atténuation, fourniront des preuves et des orientations précieuses pour l’adoption de nouvelles politiques et réglementations sur la conception, la fabrication, l’utilisation et le recyclage des technologies basées sur les semi-conducteurs à pérovskite.

Mai 2022