Après un rappel des processus d’absorption de la lumière par un matériau et de la génération d’une photo courant dans un semi-conducteur, l’évolution dans le temps des différentes filières photovoltaïques, puis les structures de base des filières actuelles sont décrits ainsi que leur part de marché.

Quelles sont les filières actuelles privilégiées ? L’accent est mis sur les filières couches minces au silicium et sur les nouvelles couches minces au tellurure de cadmium et au diséléniure de cuivre, en particulier sur leurs nouvelles technologies de dépôt. Leur intégration dans l’habitat est expliquée sur de nombreux exemples de réalisation. La place de la chimie dans l’élaboration de ces nouveaux matériaux semi-conducteurs et dans le développement de leurs applications à l’habitat est expliquée sur des exemples.

Quelles sont les perspectives d’avenir ? Les dernières générations de cellules solaires (couches minces semi-conductrices sans terre rares, cellules à colorants, et cellules à polymères organiques) sont présentées ainsi que des exemples d’application.

L’article conclut sur l’analyse du potentiel de développement du photovoltaïque pour l’habitat à énergie positive.

Après un exposé des atouts économiques et scientifiques de la génération d’électricité photovoltaïque dans le cadre du plan stratégique européen des technologies énergétiques (plan SET), suivi d’un rappel simple sur les panneaux photovoltaïque ou comment transformer la lumière en électricité, le point est fait sur la place relative des différentes filières existantes et leurs facteurs de développement : politique, économique, scientifique et environnemental. Dans le cas de la filière silicium, une étude détaillée des possibilités de diminuer le coût des panneaux en silicium cristallin pour atteindre la parité réseau est faite (de la production à la mise en œuvre) et l’avenir du photovoltaïque au silicium est discutée.

Le fonctionnement des réacteurs producteurs d’électricité nucléaire nécessite la mise en œuvre de nombreuses et souvent complexes transformations chimiques : extraction du minerai à l’isolement de l’uranium, puis enrichissement isotopique et fabrication des éléments combustibles et après utilisation de celui-ci en réacteur, son retraitement suivi de la gestion des déchets radioactifs. Ces opérations sont décrites dans cet article où l’attention est portée sur les aspects quantitatifs - les flux de matières radioactives mises en jeu. Cet article donne une vue synthétique d’un pan de la production nucléaire trop souvent agité pour les risques qu’il peut présenter sans qu’une vue d’ensemble n’en soit connue.

Depuis l’Antiquité l’homme a cherché empiriquement à contrôler et à maîtriser les propriétés optiques du verre alors même que ces propriétés dépendent de la structure du matériau à l’échelle nanométrique. La collaboration des chimistes et des physiciens, en permettant la compréhension et la maîtrise de la structure des verres, a révolutionné l’industrie du verre et l’a transformée en une industrie de haute technologie dont les applications se développent de plus en plus, non seulement dans la construction et l’habitat, mais dans les transports, l’électronique, la sécurité…

Ce mini-film, qui vous introduit au cœur du centre de recherche du groupe Saint-Gobain Recherche, vous permet de faire connaissance avec l’environnement et les métiers de cette industrie de haute technologie, et de mieux comprendre pourquoi les verres intelligents au service de l’homme ont encore un grand avenir.

Cette vidéo est également disponible sur le site d'universcience (vidéo disponible en version sous-titrée français).

Grâce aux avancées technologiques récentes, l’utilisation du matériau verre présente un atout majeur dans la course à l’amélioration de l’isolation thermique. Le passage du simple vitrage au double puis au triple vitrage permet de maîtriser les propriétés thermiques du verre (conduction, convection, rayonnement) et de diminuer ainsi le transfert thermique d’un facteur 6.

Le vitrage de demain est conçu pour optimiser le confort et l’économie d’énergie : les vitres qui réfléchissent le proche infrarouge pour ne pas trop chauffer les bâtiments et les vitrages électrophores qui par simple commande électrique optimisent le confort visuel et thermique.

De nombreuses illustrations et des exemples montrent l’importance de la chimie pour obtenir les nouvelles fonctionnalités des futurs vitrages intelligents, vitrages du futur.

Voilà un article pour ceux qui s’intéressent à l’aéronautique et à l’espace. Car y sont décrites les méthodes de fabrication des éléments et tuyères des fusées, des disques de freins pour avions et de diverses pièces pour l’industrie. Elles ont toutes en commun une résistance mécanique exceptionnelle aux hautes températures et une légèreté inégalée par les métaux. La préparation à partir de matrices en fibres de carbone par voie liquide ou gazeuse ou mixte est bien expliquée. Les applications sont citées.

Pour ceux qui souhaitent un panorama large de toutes les variétés du carbone, voilà un article écrit par un grand spécialiste du domaine qui vous promènera du diamant aux micro-diamants, aux fullerènes, à la fibre de carbone et aux nanotubes. En esquissant un diagramme P/T du carbone on peut comprendre les différents domaines d’existence et l’extrême richesse des formes du carbone.

Après une description de la structure en feuillets du graphite, l’article donne la méthode de fabrication à partir des minerais naturels et les procédés de graphitisation à haute température des matériaux carbonés. Les applications dans le piles alcalines, les batteries lithium, les pièces de friction, les balais électriques, et les joints d’étanchéité sont bien décrites. On rappelle aussi combien la structure du graphite en feuillets est bénéfique en tribologie. Cet article simple et clair fait le point sur les applications du graphite à la lumière de sa structure.

C’est un article de vulgarisation sur le diamant et ses propriétés. Après sa structure, on liste ses extraordinaires propriétés mécaniques, électriques, thermiques qui entraînent ses multiples applications. Les méthodes de synthèses notamment par CVD de diamants artificiels sont décrites ainsi que sont abordés les défis scientifiques et techniques que pose la fabrication industrielle.

Pour découper ou abraser des pièces métalliques, on a besoin de matériaux ultra-durs. Après une définition de la dureté et des unités qui la mesurent, toute une série de matériaux est décrite. Les caractéristiques communes, en particulier les fortes liaisons de covalence et la structure cubique de type diamant, sont essentielles et bien décrites. La recherche de nouveaux matériaux de ce type passe par une démarche théorique ou semi empirique très fondamentale. La mise en pratique se fait par synthèse soit CVD (Chemical Vapor Déposition) ou sous pression conduisant à de nouveaux dérivés comme B4C ou BN et de nombreux carbo-nitrures intermédiaires. De nouvelles approches prospectives sont données en conclusion. Voilà un article de découverte sur des matériaux dont on parle peu mais qui sont indispensables à l’industrie mécanique et métallurgique.