Les cellules photovoltaïques organiques (OPV) fonctionnent selon un principe similaire à celui des panneaux solaires classiques : elles convertissent la lumière du soleil en électricité. Vous en avez surement déjà vu sur du petit matériel de camping comme les lampes solaires par exemple. Reposant sur des couches minces de matériaux organiques, elles sont plus fines, flexibles et légères que les panneaux solaires classiques en silicium. Et en plus, leur fabrication pollue beaucoup moins.

Une technologie aux propriétés uniques 

L’un des principaux atouts de l’OPV réside dans sa flexibilité. Contrairement aux panneaux en silicium rigides et lourds, les cellules organiques peuvent être pliées, enroulées, ou même intégrées dans des matériaux transparents. Cette caractéristique ouvre la voie à des applications inédites, comme l’intégration dans des textiles, des vitrages, ou des surfaces courbes. « Les solutions OPV permettent de produire de l’énergie sur presque toutes les surfaces, y compris celles qui ne sont pas adaptées aux panneaux traditionnels », explique le groupe industriel breton Armor Group qui développe le film Asca. Légère, souple et translucide, ce film se colle facilement aux façades des bâtiments. Ça change des gros panneaux qu’on a l’habitude de voir.

« Nos films peuvent être ajustés pour laisser passer entre 10 % et 50 % de la lumière, tout en produisant de l’électricité », précise Cédric Grappin, ingénieur en charge des innovations chez Armor. Cette propriété permettrait d’envisager des applications dans l’agriculture, où les panneaux solaires pourraient être installés au-dessus des cultures ou des serres sans bloquer complètement la lumière du soleil.

Enfin, l’OPV se distingue par son faible impact environnemental. Contrairement au silicium, dont la production nécessite des températures élevées et une grande quantité d’énergie, les matériaux organiques peuvent être synthétisés à basse température et avec des procédés moins énergivores. Hubert de Boisredon, PDG d’Armor Group assure ainsi travailler « sur des procédés de recyclage qui permettent de récupérer jusqu’à 90 % des matériaux utilisés ».

Des performances en constante amélioration 

Longtemps considéré comme une technologie marginale en raison de ses faibles rendements et du coût élevé de sa fabrication, l’OPV a connu des progrès significatifs ces dernières années. En 2024, une équipe de chercheurs japonais a atteint un rendement de conversion de 14,3 % avec une cellule organique pliable et étanche. En d’autres termes, 14,5% de l’énergie solaire reçue par la cellule OPV ont été transformés en énergie électrique. À titre de comparaison, les panneaux en silicium affichent des rendements autour de 23 %.

Ces progrès sont le résultat de décennies de recherche sur les matériaux semi-conducteurs organiques. Les premières cellules OPV, développées dans les années 1980, affichaient des rendements inférieurs à 1 %. Aujourd’hui, grâce à l’utilisation de nouveaux polymères et de structures de cellules optimisées, les rendements ont été multipliés par dix. 

Mais malgré ces progrès, l’OPV reste confronté à des défis majeurs, notamment en termes de durée de vie. « Les matériaux organiques sont sensibles à l’humidité, à l’oxygène et aux UV », explique Thibault Séguillon, ancien CEO de Heliatek, une entreprise allemande spécialisée dans l’OPV. Pour surmonter ce problème, les chercheurs travaillent sur des encapsulations plus performantes et des matériaux plus stables. « Nous avons développé des couches barrières qui protègent les cellules des agressions extérieures et prolongent leur durée de vie », précise Armor.

Un marché encore en construction 

Malgré ses atouts, l’OPV peine à s’imposer sur le marché du photovoltaïque. Plusieurs raisons expliquent cette difficulté. D’abord, le coût reste un frein majeur. Bien que les procédés d’impression roll-to-roll (procédure dite « rouleau à rouleau ») permettent de réduire les coûts de production, les volumes restent trop faibles pour rivaliser avec les panneaux en silicium, produits en Chine, à grande échelle, depuis des décennies. « Les investisseurs misant sur la croissance et le changement d’échelle de marché d’une entreprise, le savent. Il faut du capital pour passer de 10 à 100 millions d’euros de production annuelle », souligne Thibault Séguillon. En résumé, sans une industrialisation massive, les coûts ne pourront pas concurrencer les technologies établies. C’est le serpent qui se mord la queue.

Un soutien public pourrait répondre au besoin en investissement. « Cette innovation n’a pas reçu le soutien attendu des énergéticiens français », regrettait Hubert de Boisredon en 2023. Contrairement à la Chine, qui a massivement investi dans le silicium, l’Europe n’a pas mis en place de politiques incitatives pour favoriser l’émergence de filières locales, dont les innovations françaises dans l’OPV.  Armor a ainsi dû céder une partie de ses actifs, notamment les brevets Asca utilisés dans l’architecture, à l’allemand Hering. Armor poursuit ses activités de recherche de cellules OPV malléables et translucides dans des applications liées à « la mobilité, la conception de produits, l’électronique, l’art et la mode. »

Un avenir à construire 

Malgré ces défis, l’OPV représente une opportunité unique pour diversifier le mix énergétique et accélérer la transition vers une économie décarbonée. « L’innovation, c’est prouver que quelque chose de nouveau est possible », conclut Thibault Séguillon. Avec des rendements en hausse, des coûts en baisse, et des applications de plus en plus variées, cette technologie pourrait bien jouer un rôle clé dans les années à venir.

En France, d’autres acteurs comme le drômois Dracula Technology continue à miser sur l’OPV avec des projets ambitieux dans l’IoT, l’internet des objets connectés. « Notre objectif sur cinq ans est de remplacer les objets fonctionnant à piles, par des appareils autonomes fonctionnant au solaire » résume son CEO, Brice Cruchon.

Pour que l’OPV devienne une réalité industrielle, il faudra cependant un engagement fort des pouvoirs publics et des acteurs privés. « Il est essentiel de soutenir l’innovation et de créer un écosystème favorable à l’émergence de nouvelles technologies », estime Hubert de Boisredon. Thibault Séguillon abonde en ce sens : « sans cela, l’Europe risque de laisser passer une opportunité majeure de devenir un leader dans le domaine des énergies renouvelables. »

En définitive, le photovoltaïque organique n’est pas destiné à remplacer le silicium, mais à le compléter. Ses propriétés uniques – légèreté, flexibilité, transparence – en font une solution idéale pour des applications où les panneaux traditionnels ne peuvent être utilisés. Avec des investissements ciblés et une volonté politique forte, cette technologie a donc le potentiel pour devenir un pilier de la transition énergétique.

Crédits photo : © ASCA