L'Université de Cambridge a réalisé une avancée majeure dans le domaine de l'énergie durable en mettant au jour un mécanisme quantique jusqu'alors inconnu au sein d'un semi-conducteur organique. Cette découverte, annoncée le 15 octobre 2025, pourrait potentiellement simplifier et réduire drastiquement les coûts de production des panneaux solaires. L'essence de cette innovation réside dans le fait qu'une molécule organique spécifique démontre une conversion presque parfaite de l'énergie lumineuse en énergie électrique. Ce processus exploite un comportement quantique que l'on attribuait auparavant exclusivement aux oxydes métalliques inorganiques.
L'équipe de recherche, composée d'experts issus des départements de chimie et de physique, a concentré ses efforts sur un semi-conducteur organique radicalaire de spin désigné P3TTM. La caractéristique essentielle de ce composé réside dans la présence d'un unique électron non apparié dans chaque molécule, lui conférant des propriétés magnétiques et électriques singulières. Lorsque les molécules de P3TTM forment un film mince, leurs électrons libres interagissent de manière ordonnée, rappelant le concept d'isolant de Mott-Hubbard, un principe fondamental de la physique de la matière condensée.
Le professeur Sir Richard Friend et ses collaborateurs, dont le professeur Hugo Bronstein, ont précisément observé que l'absorption d'un photon déclenche un « saut » d'un électron vers une molécule adjacente. Ce phénomène génère spontanément une paire de charges opposées — positive et négative — qui peuvent ensuite être extraites pour former un courant électrique. Cette dynamique lève une contrainte fondamentale inhérente aux cellules photovoltaïques organiques traditionnelles, lesquelles nécessitaient une structure complexe en « sandwich » (impliquant un donneur et un accepteur d'électrons) pour séparer efficacement les charges.
La cellule solaire expérimentale, élaborée à partir du film de P3TTM, a affiché une efficacité de conversion proche de cent pour cent, signifiant que la quasi-totalité des photons absorbés était transformée en charge utile. Cette performance ouvre la voie à la création de panneaux solaires plus légers, plus simples et économiquement accessibles. Ce succès revêt également une dimension symbolique, survenant à une période proche du 120e anniversaire de la naissance de Sir Neville Mott, dont les travaux ont établi les bases de la compréhension des interactions électroniques dans les solides.
Pour les scientifiques, il ne s'agit pas seulement d'une amélioration technique, mais d'une opportunité d'accélérer l'adoption des solutions solaires dans le cadre de la transition énergétique mondiale vers les énergies renouvelables. Ce nouveau mécanisme, intrinsèquement autonome, pourrait dépasser les rendements record précédemment établis pour les modules organiques. Il ouvre ainsi des perspectives pour la conception de sources d'énergie flexibles, ultra-minces et polyvalentes, capables d'être intégrées à pratiquement n'importe quelle surface, marquant un tournant décisif pour l'avenir de l'énergie solaire.