Une technologie solaire inspirée par la nature Suivant l'exemple de la nature, des chercheurs ont utilisé des peptides et des composants photosynthétiques en lieu et place des matériaux semi-conducteurs afin de convertir la lumière en énergie électrique dans les cellules photovoltaïques. Les cellules solaires qui en résultent devraient être beaucoup plus minces et légères que les panneaux solaires actuels et pourraient in fine être incorporées dans des panneaux photovoltaïques beaucoup plus efficaces. Énergie © Thinkstock Les chercheurs du projet PEPDIODE (Peptide-based diodes for solar cells) ont développé un système modulaire biomimétique, constitué de molécules agissant comme capteurs de photons et transporteurs d'électrons. Les diodes peptidiques permettent un flux unidirectionnel des électrons. Elles sont couplées à des unités élaborées spécialement qui dirigent le flux d'électrons vers les modules photosynthétiques pour générer un courant photonique. L'équipe de recherche a ainsi développé une technologie capable de synthétiser des matrices peptidiques denses grâce à une imprimante laser de peptides. Celle-ci est capable de produire 10 000 peptides par centimètre carré (cm2) et de les transférer sur un support solide. Les partenaires ont par ailleurs réussi à coupler cette matrice peptidique à une puce de mesure. Ils ont également démontré le concept d'un dispositif capable de synthétiser des matrices peptidiques haute densité – 25 millions/cm2 – insérées dans de petites cavités. Plus précisément, les chercheurs ont réussi à produire une surface nanostructurée de 10 000 points/cm2, composée de fluorophores d'acides aminés synthétiques pouvant absorber la lumière à différentes longueurs d'onde bien spécifiques. Surtout, ils ont créé un processus capable de déposer une couche d'or sur les électrodes de pixel avec un excellent contact électrique sur le composant semi-conducteur à oxyde de métal complémentaire (CMOS, pour complementary metal-oxide semiconductor) – une réalisation majeure - compte tenu de l'incompatibilité de l'or avec le processus CMOS. La puce est également capable de mesurer simultanément les caractéristiques I-V de tous les peptides de la matrice. Les partenaires du projet ont développé les matrices protéiques et séquences peptidiques capables de fixer les chromophores et centres de réaction à une distance bien définie. Celles-ci peuvent également être utilisées pour l'auto-assemblage des centres de réaction, des unités de capture de photons et des diodes peptidiques en conservant une distance sub-nanométrique bien définie, ce qui permettra d'obtenir in fine des cellules solaires auto-assemblées peu coûteuses dont la plupart des composants seront produits dans la bactérie E.coli. L'équipe a également utilisé des petites molécules exprimées par recombinaison afin d'obtenir des molécules susceptibles de transmettre un état d'excitation aux chromophores avoisinants. Elle a également étudié une petite protéine capable de coordonner une paire de chlorophylles, exactement comme la paire des centres réactionnels du système biologique de la photosynthèse. La technologie PEPDIODE ouvre ainsi la voie à de nouvelles cellules solaires organiques rentables et efficaces et par conséquent à une production d'électricité plus économique que celle obtenue dans les centrales traditionnelles avec de multiples avantages pour notre environnement. Mots‑clés Peptides, cellules solaires, PEPDIODE, biomimétique, capteurs de photons
