Michaël Grätzel honoré par le Millennium Technology Prize
Les honneurs se suivent pour Michaël Grätzel. Après trente années consacrées au développement de la cellule solaire à colorant, le chimiste de l’EPFL fait partie des dix scientifiques les plus cités au monde.
Le 9 juin, Michael Grätzel a reçu à Helsinki le Millennium Technology Prize, l’un des plus richement doté au monde avec 800000 euros.
Les cellules développées par Michael Graetzel dans le cadre de ses recherches différencient les fonctions d’absorption de la lumière et de séparation des charges électriques. Son équipe s’est inspirée de la photosynthèse, ce processus chimique qui permet aux plantes de se nourrir en consommant l’énergie lumineuse. Imitant ce principe, la cellule est composée de cristaux nanoscopiques en oxyde de titane (TiO2), eux-mêmes recouverts d’un colorant. Le colorant absorbe la lumière et éjecte des électrons, qui sont absorbés par le TiO2 et dirigés vers un circuit externe où leur passage produit de l’électricité. Elles offrent, par leur simplicité de fabrication, l’espoir d’une réduction significative du prix de l’électricité solaire. Plus efficaces que les cellules au silicium en condition de basse lumière, elles représentent l’une des technologies les plus prometteuses dans le domaine des énergies renouvelables.
Les cellules développées par Michael Graetzel dans le cadre de ses recherches différencient les fonctions d’absorption de la lumière et de séparation des charges électriques. Son équipe s’est inspirée de la photosynthèse, ce processus chimique qui permet aux plantes de se nourrir en consommant l’énergie lumineuse. Imitant ce principe, la cellule est composée de cristaux nanoscopiques en oxyde de titane (TiO2), eux-mêmes recouverts d’un colorant. Le colorant absorbe la lumière et éjecte des électrons, qui sont absorbés par le TiO2 et dirigés vers un circuit externe où leur passage produit de l’électricité. Elles offrent, par leur simplicité de fabrication, l’espoir d’une réduction significative du prix de l’électricité solaire. Plus efficaces que les cellules au silicium en condition de basse lumière, elles représentent l’une des technologies les plus prometteuses dans le domaine des énergies renouvelables.
Michaël Grätzel est également connu pour ses travaux visant à optimiser les batteries au lithium-ion, et pour un procédé révolutionnaire d’extraction de l’hydrogène.
Institué en 2004, le Millennium Technology Prize se veut un prix de science appliquée, et récompense des innovations contribuant directement au bien-être de tous. En décernant cette récompense à Michael Grätzel, le jury a témoigné de sa confiance dans l’avenir des cellules solaires à colorants. Une société du Pays de Galles applique actuellement cette technologie en vue d’une production de lampes LED et de chargeurs de batteries pour le marché africain. (eko/com)
Entretien Avec le professeur Michael Graetzel, inventeur de la cellule nanocristalline à colorant
En 2007, près de quinze ans après le début des recherches de Michael Grätzel, une société anglaise a lancé la production commerciale de ces cellules nanocristallines qui sont fabriquées dans une usine à Cardiff, dont la capacité de production annuelle est de 120 Mégawatts. Pourtant, elle n’est toujours pas utilisée sur les toits des maisons. Qu’est-ce qui freine son développement? Rencontre avec un chercheur hors norme, un brin dépassé par les forces économiques en jeu dans le développement de sa découverte.
Professeur Graetzel, vous êtes connu mondialement pour avoir développé une cellule solaire révolutionnaire. Quels sont les avantages de cette cellule nanocristalline ?
Elle permet une très grande flexibilité. Vous pouvez choisir votre colorant, et donc l’apparence du panneau. La construction est aussi grandement facilitée, car elle fait appel à des matériaux simples et bon marché, à l’inverse des méthodes très coûteuses en énergie que requière le silicium par exemple. A l’inverse des cellules classiques, de simples vitres peuvent produire de l’électricité, tout en étant transparentes ou colorées. Les cellules nanocristallines captent la lumière des deux côtés. De plus, elles produisent plus d’énergie que le silicium lorsque le ciel est couvert.
Quel a été l’accueil de votre découverte dans les milieux concernés par l’énergie solaire ?
Très mitigé. Il a fallu convaincre nos collègues qui ne croyaient pas que l’on puisse augmenter mille fois la production de courant avec les couches nanocristallines. Ensuite, il y a eu très tôt un intérêt industriel, peu être trop tôt, car l’invention était encore vierge. Il a fallu faire des travaux supplémentaires de recherche pour assurer la stabilité de la cellule. Mais il aura fallu 12 ans pour que les premières cellules industrielles sortent en pilote. Depuis une année, les cellules sont produites à la chaîne et commercialisées par la marque Vodafone qui les utilise sur des panneaux solaires miniatures en Inde et en Afrique pour recharger la batterie des téléphones portables. La production de près de 100 mégawatt est basée au pays de Galles.
Comment est-ce possible que près de vingt ans plus tard, vos cellules qui sont moins chères ne sont-elles pas utilisées sur des panneaux solaires destinés aux bâtiments?
Elles le sont au Japon, où elles sont montées en fenêtres ou sur les toits, mais à petite échelle. Il faut néanmoins distinguer deux choses. Dans les laboratoires de recherche, les prévisions prouvent que la cellule que nous avons découvert est moins chère, mais produire la cellule pour de grands panneaux à grande échelle, comme c’est fait au pays de Galles pour la version flexible, avec 5 m2 par minute, ce n’est pas encore possible pour le panneaux en verre. Pour que cela soit, il faudrait que des industriels investissent des sommes importantes pour développer des méthodes de production. Et ce n’est pas mon rôle, je ne suis qu’un simple chercheur.
Mais comment cela se fait-il que les investisseurs ne saisissent pas l’opportunité de développer la production d’une cellule moins chère que la cellule au silicium?
Nous ne pouvons pas garantir qu’elle sera moins chère à produire à grande échelle. Ce que nous savons, c’est qu’elle moins onéreuse au niveau des matériaux. Les résultats de l’entreprise galloise prouvent qu’effectivement la production est moins chère, mais il s’agit de plastique et non de verre, puisque le panneau est de petite taille pour les batteries de téléphones portables. Ce n’est donc pas représentatif d’un panneau qui serait rigide sur le toit. Il faut être patient, c’est une technologie qui est toute jeune. A titre d’exemple, il a fallu près de 50 ans au silicium pour se développer.
Etant donné qu’elle est chère, la cellule de silicium va certainement disparaître à long terme, lorsque d’autres technologies comme la vôtre seront développées?
J’espère que non. Ces technologies peuvent coexister. Le silicium est à un stade de développement mûr, mais il est cher. La cellule nanocristalline, par contre, est une technologie nouvelle qui s’introduit pour le moment dans le commerce par le biais des petites applications, ce qui est logique. Cela serait une grosse erreur de dire qu’aujourd’hui, nous sommes les plus forts et que nous allons évincer le silicium du marché. Nous n’avons aucun intérêt de nous mettre le silicium sur le dos. Nous espérons, à l’inverse, donner une modeste contribution. Peut-être que dans quelques années, des applications de la cellule nanocristalline se prêteront à une utilisation domestique qui sera effectivement moins chère que le silicium. Si c’est le cas, il y a aura effectivement une situation concurrentielle., le client pourra choisir entre différentes options technologiques et aura accès à des installations bon marché.
A l’heure actuelle, nous sommes confronté au problème de l’économie d’énergie de manière générale. Mais le client qui investit dans l’énergie solaire n’a pas le choix. Il est contraint d’acheter des infrastructures onéreuses qu’il amortira sur plusieurs années. Cela semble injuste, puisque des technologies moins chères pourraient être lancées sur le marché.
Il faut encore attendre au moins un an, puisqu’elle n’est pas encore produite au niveau industriel à grande échelle. C’est une technologie qui évolue, nous ne sommes pas encore au summum du rendement. Nous sommes un groupe de recherche modeste. Les sommes investies dans le développement de nos cellules ne sont pas comparables a celles dépensées pour le silicium. Au départ, on nous a un peu ignoré. Il a fallu du temps pour que la technologie soit reconnue. Nous avons travaillé à petite échelle pendant longtemps.
Dans combien de temps pensez-vous que vos cellules pourront être utilisée sur les toits ?
Elles sont déjà sur les toits au Japon. Il s’agit de toilettes publiques très modernes, mais cela reste des applications très ponctuelles. Des entreprises travaillent sur cette technologie en Angleterre en Australie, au Japon, aux Etats Unis et même à Aubonne. Dans quelques années, nous pourrons acheter des modules qui sont basé sur notre technologie et qui sont directement applicable dans le bâtiment. Les modules vendus à l’heure actuelle servent à charger des téléphones portables dans les pays africains et en Inde.
Nous avons entendu dire, de vos concurrents, que les cellules nanocristallines seraient au bout du compte aussi chère que le silicium…
Ce n’est pas vrai. Il y a beaucoup de mensonges de ce genre qui circulent. C’est à peu près 5 fois moins cher que le silicium, ce chiffre vient de nous être annoncé par le producteur japonais qui en train de créer des modules.
Alors raison de plus pour s’interroger sur les raisons qui freinent son développement à grande échelle ! Aujourd’hui, la Confédération donne des subventions aux propriétaires qui s’équipent d’installations solaires au silicium. Comment cela se fait-il qu’elle ne s’intéresse pas à une technologie qui lui coûterait moins chère ?
Ces chiffres ne sont encore que de simples projections. Nous avons des raisons de penser qu’elle sera vraiment moins chère, mais il faut avoir de la patience et constater les résultats de la production à grande échelle que feront les entreprises qui y travaillent actuellement. Il y a des gens qui nous critiquent en disant que nous sommes trop lents. Mais je vous rappelle que nous sommes la plus jeune des technologies photovoltaïques.
Est-ce que les milieux politiques ont saisi l’enjeu de vos recherches, est-ce qu’ils vous écoutent?
Je n’ai pas beaucoup de contacts avec les politiciens mais certains sont parfois présents dans l’audience lorsque je donne des conférences scientifiques.
Mais ces milieux politiques sont généralement aux aguets lorsque quelque chose se «bouge», est-ce qu’ils vous ont contacté directement?
Ils envoient des collaborateurs, des employés de l’Office fédéral de l’énergie par exemple, qui viennent s’informer sur ce qui se passe...
C’est tout ?
Vous savez, je suis un chercheur et je fais un travail éducatif en donnant des cours à nos étudiants et en formant des doctorants. En ce qui concerne les problèmes mondiaux d’approvisionnement énergétique dans le futur, ils sont si énormes qu’il faudrait créer un tsunami qui vienne d’en bas pour les résoudre, en informant et en communiquant avec la population.
La population attend justement que des découvertes révolutionnaires changent son quotidien. N’est-ce pas ironique que les instances économiques et politiques ne mettent pas tout en œuvre pour faire avancer la vôtre ?
Ce n’est pas entièrement vrai. Nous avons bénéficié de fonds nationaux. Je ne pense pas que la politique puisse se mêler de l’industrie. C’est l’industrie elle-même qui doit choisir les bonnes filières de développement et de production.
Les grandes sociétés productrices de systèmes comme Samsung par exemple, se sont-elles montrées intéressées par votre technologie?
Oui. Mais il faut faire très attention avec des entreprises comme celles-ci, qui pour l’instant ne bénéficient pas d’une licence de l‘EPFL pour l’utilisation de nos brevets, car nous ne pouvons pas leur transférer la technologie. Ce serait injuste vis-à-vis des entreprises qui ont payé pour obtenir une license.
Votre technologie est-elle suffisamment protégée?
Notre technologie est brevetée en Suisse et dans les pays industrialisés les plus importants, tel les pays Européens, les Etats Unis, la Chine, le Japon, la Corée et l’Australie. La concurrence est vive à l’heure actuelle. Néanmoins, en accomplissant des recherches innovatrices nous avons pu maintenir notre position en tête de ce développement.
Certaines grosses fortunes très médiatisées cherchent parfois des opportunités pour faire des «coups» spectaculaires. N’avez-vous pas été approché?
Ce sont des gens qui sont entourés de conseillers, qui eux-mêmes ont leurs propres réseaux. On ne peut pas les contacter si facilement…
Propos recueillis par Eric Kocher
En 2007, près de quinze ans après le début des recherches de Michael Grätzel, une société anglaise a lancé la production commerciale de ces cellules nanocristallines qui sont fabriquées dans une usine à Cardiff, dont la capacité de production annuelle est de 120 Mégawatts. Pourtant, elle n’est toujours pas utilisée sur les toits des maisons. Qu’est-ce qui freine son développement? Rencontre avec un chercheur hors norme, un brin dépassé par les forces économiques en jeu dans le développement de sa découverte.
Professeur Graetzel, vous êtes connu mondialement pour avoir développé une cellule solaire révolutionnaire. Quels sont les avantages de cette cellule nanocristalline ?
Elle permet une très grande flexibilité. Vous pouvez choisir votre colorant, et donc l’apparence du panneau. La construction est aussi grandement facilitée, car elle fait appel à des matériaux simples et bon marché, à l’inverse des méthodes très coûteuses en énergie que requière le silicium par exemple. A l’inverse des cellules classiques, de simples vitres peuvent produire de l’électricité, tout en étant transparentes ou colorées. Les cellules nanocristallines captent la lumière des deux côtés. De plus, elles produisent plus d’énergie que le silicium lorsque le ciel est couvert.
Quel a été l’accueil de votre découverte dans les milieux concernés par l’énergie solaire ?
Très mitigé. Il a fallu convaincre nos collègues qui ne croyaient pas que l’on puisse augmenter mille fois la production de courant avec les couches nanocristallines. Ensuite, il y a eu très tôt un intérêt industriel, peu être trop tôt, car l’invention était encore vierge. Il a fallu faire des travaux supplémentaires de recherche pour assurer la stabilité de la cellule. Mais il aura fallu 12 ans pour que les premières cellules industrielles sortent en pilote. Depuis une année, les cellules sont produites à la chaîne et commercialisées par la marque Vodafone qui les utilise sur des panneaux solaires miniatures en Inde et en Afrique pour recharger la batterie des téléphones portables. La production de près de 100 mégawatt est basée au pays de Galles.
Comment est-ce possible que près de vingt ans plus tard, vos cellules qui sont moins chères ne sont-elles pas utilisées sur des panneaux solaires destinés aux bâtiments?
Elles le sont au Japon, où elles sont montées en fenêtres ou sur les toits, mais à petite échelle. Il faut néanmoins distinguer deux choses. Dans les laboratoires de recherche, les prévisions prouvent que la cellule que nous avons découvert est moins chère, mais produire la cellule pour de grands panneaux à grande échelle, comme c’est fait au pays de Galles pour la version flexible, avec 5 m2 par minute, ce n’est pas encore possible pour le panneaux en verre. Pour que cela soit, il faudrait que des industriels investissent des sommes importantes pour développer des méthodes de production. Et ce n’est pas mon rôle, je ne suis qu’un simple chercheur.
Mais comment cela se fait-il que les investisseurs ne saisissent pas l’opportunité de développer la production d’une cellule moins chère que la cellule au silicium?
Nous ne pouvons pas garantir qu’elle sera moins chère à produire à grande échelle. Ce que nous savons, c’est qu’elle moins onéreuse au niveau des matériaux. Les résultats de l’entreprise galloise prouvent qu’effectivement la production est moins chère, mais il s’agit de plastique et non de verre, puisque le panneau est de petite taille pour les batteries de téléphones portables. Ce n’est donc pas représentatif d’un panneau qui serait rigide sur le toit. Il faut être patient, c’est une technologie qui est toute jeune. A titre d’exemple, il a fallu près de 50 ans au silicium pour se développer.
Etant donné qu’elle est chère, la cellule de silicium va certainement disparaître à long terme, lorsque d’autres technologies comme la vôtre seront développées?
J’espère que non. Ces technologies peuvent coexister. Le silicium est à un stade de développement mûr, mais il est cher. La cellule nanocristalline, par contre, est une technologie nouvelle qui s’introduit pour le moment dans le commerce par le biais des petites applications, ce qui est logique. Cela serait une grosse erreur de dire qu’aujourd’hui, nous sommes les plus forts et que nous allons évincer le silicium du marché. Nous n’avons aucun intérêt de nous mettre le silicium sur le dos. Nous espérons, à l’inverse, donner une modeste contribution. Peut-être que dans quelques années, des applications de la cellule nanocristalline se prêteront à une utilisation domestique qui sera effectivement moins chère que le silicium. Si c’est le cas, il y a aura effectivement une situation concurrentielle., le client pourra choisir entre différentes options technologiques et aura accès à des installations bon marché.
A l’heure actuelle, nous sommes confronté au problème de l’économie d’énergie de manière générale. Mais le client qui investit dans l’énergie solaire n’a pas le choix. Il est contraint d’acheter des infrastructures onéreuses qu’il amortira sur plusieurs années. Cela semble injuste, puisque des technologies moins chères pourraient être lancées sur le marché.
Il faut encore attendre au moins un an, puisqu’elle n’est pas encore produite au niveau industriel à grande échelle. C’est une technologie qui évolue, nous ne sommes pas encore au summum du rendement. Nous sommes un groupe de recherche modeste. Les sommes investies dans le développement de nos cellules ne sont pas comparables a celles dépensées pour le silicium. Au départ, on nous a un peu ignoré. Il a fallu du temps pour que la technologie soit reconnue. Nous avons travaillé à petite échelle pendant longtemps.
Dans combien de temps pensez-vous que vos cellules pourront être utilisée sur les toits ?
Elles sont déjà sur les toits au Japon. Il s’agit de toilettes publiques très modernes, mais cela reste des applications très ponctuelles. Des entreprises travaillent sur cette technologie en Angleterre en Australie, au Japon, aux Etats Unis et même à Aubonne. Dans quelques années, nous pourrons acheter des modules qui sont basé sur notre technologie et qui sont directement applicable dans le bâtiment. Les modules vendus à l’heure actuelle servent à charger des téléphones portables dans les pays africains et en Inde.
Nous avons entendu dire, de vos concurrents, que les cellules nanocristallines seraient au bout du compte aussi chère que le silicium…
Ce n’est pas vrai. Il y a beaucoup de mensonges de ce genre qui circulent. C’est à peu près 5 fois moins cher que le silicium, ce chiffre vient de nous être annoncé par le producteur japonais qui en train de créer des modules.
Alors raison de plus pour s’interroger sur les raisons qui freinent son développement à grande échelle ! Aujourd’hui, la Confédération donne des subventions aux propriétaires qui s’équipent d’installations solaires au silicium. Comment cela se fait-il qu’elle ne s’intéresse pas à une technologie qui lui coûterait moins chère ?
Ces chiffres ne sont encore que de simples projections. Nous avons des raisons de penser qu’elle sera vraiment moins chère, mais il faut avoir de la patience et constater les résultats de la production à grande échelle que feront les entreprises qui y travaillent actuellement. Il y a des gens qui nous critiquent en disant que nous sommes trop lents. Mais je vous rappelle que nous sommes la plus jeune des technologies photovoltaïques.
Est-ce que les milieux politiques ont saisi l’enjeu de vos recherches, est-ce qu’ils vous écoutent?
Je n’ai pas beaucoup de contacts avec les politiciens mais certains sont parfois présents dans l’audience lorsque je donne des conférences scientifiques.
Mais ces milieux politiques sont généralement aux aguets lorsque quelque chose se «bouge», est-ce qu’ils vous ont contacté directement?
Ils envoient des collaborateurs, des employés de l’Office fédéral de l’énergie par exemple, qui viennent s’informer sur ce qui se passe...
C’est tout ?
Vous savez, je suis un chercheur et je fais un travail éducatif en donnant des cours à nos étudiants et en formant des doctorants. En ce qui concerne les problèmes mondiaux d’approvisionnement énergétique dans le futur, ils sont si énormes qu’il faudrait créer un tsunami qui vienne d’en bas pour les résoudre, en informant et en communiquant avec la population.
La population attend justement que des découvertes révolutionnaires changent son quotidien. N’est-ce pas ironique que les instances économiques et politiques ne mettent pas tout en œuvre pour faire avancer la vôtre ?
Ce n’est pas entièrement vrai. Nous avons bénéficié de fonds nationaux. Je ne pense pas que la politique puisse se mêler de l’industrie. C’est l’industrie elle-même qui doit choisir les bonnes filières de développement et de production.
Les grandes sociétés productrices de systèmes comme Samsung par exemple, se sont-elles montrées intéressées par votre technologie?
Oui. Mais il faut faire très attention avec des entreprises comme celles-ci, qui pour l’instant ne bénéficient pas d’une licence de l‘EPFL pour l’utilisation de nos brevets, car nous ne pouvons pas leur transférer la technologie. Ce serait injuste vis-à-vis des entreprises qui ont payé pour obtenir une license.
Votre technologie est-elle suffisamment protégée?
Notre technologie est brevetée en Suisse et dans les pays industrialisés les plus importants, tel les pays Européens, les Etats Unis, la Chine, le Japon, la Corée et l’Australie. La concurrence est vive à l’heure actuelle. Néanmoins, en accomplissant des recherches innovatrices nous avons pu maintenir notre position en tête de ce développement.
Certaines grosses fortunes très médiatisées cherchent parfois des opportunités pour faire des «coups» spectaculaires. N’avez-vous pas été approché?
Ce sont des gens qui sont entourés de conseillers, qui eux-mêmes ont leurs propres réseaux. On ne peut pas les contacter si facilement…
Propos recueillis par Eric Kocher
