Connaissez-vous les pérovskites halogénées ? «Il s’agit des matériaux de demain, aux propriétés optoélectroniques exceptionnelles, utilisés dans la conception des cellules photovoltaïques», explique Frédéric Sauvage, directeur de recherche CNRS au Laboratoire de réactivité et de chimie des solides (LRCS/UPJV) d’Amiens. Ce 10 juillet, au Hub de l’énergie d’Amiens, il lançait officiellement son projet Gemini, pour lequel il a reçu un financement de 2,5 M€ sur cinq ans par le Conseil européen de la recherche. Ce fonds doit lui permettre de mieux comprendre le fonctionnement de ces pérovskites halogénées et, de cette science, faire naître l’innovation. «Ce financement est une reconnaissance du très haut niveau scientifique du porteur de pro-jet. Le projet devrait combler le besoin de compréhension dont nous avons besoin pour mieux utiliser l’énergie solaire qui nous est aujourd’hui indispensable», assure Denis Postel, président de l’UPJV. Sophie Guillaume, directrice adjointe scientifique du CNRS, ajoute qu’il s’agit de «travaux qui s’inscrivent au cœur de la transition agroécologique.» Frédéric Sauvage a été retenu dans la liste des 255 lauréats 2023 de la prestigieuse bourse européenne ERC Advanced Grant, mais ce projet Gemini n’est que «le début d’un travail exigeant».

Frédéric Sauvage n’est pas le seul à s’intéresser aux pérovskites halogénées. Il parle même d’une «fièvre des pérovskites» dans le milieu scientifique, qui aurait permis de faire progresser le rendement de l’énergie solaire de 10 à 27 % en dix ans. Mais avec Gemini, l’Amiénois va pousser beaucoup plus loin la maîtrise de leur fonctionnement. «À ce jour, la description des mécanismes de dégradation repose principalement sur des expériences comparatives ex situ : une approche qui ne révèle ni les mécanismes premiers de la dégradation, ni les chemins de propagation. Le projet Gemini vise donc à com-prendre la dynamique structurale des pérovskites halogénées lorsque la lumière est absorbée et établir s’il existe un lien entre ce tout premier mécanisme et la dégradation de ces matériaux», explique-t-il.

Relever des défis technologiques

Plusieurs défis technologiques sont à relever. Le premier sera de développer un équipement de pointe permettant d'observer le mouvement des atomes dans la structure, lorsque les matériaux sont irradiés par la lumière. «Pour cela, le domaine temporel est de l’ordre du millième de milliardième de seconde», précise Frédéric Sauvage.

En complément de cet équipe-ment, les scientifiques du Laboratoire de réactivité et de chimie des solides se concentreront sur des approches multi-échelle (nano, micro et macroscopique) et multi-temporelle (femto, -pico, -nanosecondes jusqu’à plusieurs heures) via des outils de caractérisation purement in situ et operando (en cours de fonctionnement). «On veut comprendre ce qui ouvre la porte de la dégradation des pérovskites halogénées, et trouver le moyen de la fermer», résume Frédéric Sauvage.