Energie solaire, photosynthèse et photovoltaïque

Mais finalement, d’où viennent toutes les autres formes d’énergie (pétrole, gaz naturel, charbon, biomasse, géothermie, hydraulique, éolien) qui forment le cocktail énergétique de nos sociétés humaines ? Si l’on regarde de plus près, on remarque qu’à part l’énergie provenant de la fission de l’uranium dans nos réacteurs, toutes ces formes d’énergie que nous utilisons n’ont qu’une origine commune: le rayonnement solaire, sous forme de lumière et de chaleur.

C’est le soleil qui réchauffe la surface de la Terre (géothermie), c’est lui également qui alimente notre système climatique et génère les flux d’eau et d’air que nous exploitons (hydraulique, éolien). Et les autres, les énergies fossiles ? C’est également le soleil, mais avec l’aide d’organismes apparus très tôt dans l’histoire de la Terre et étant les seuls à avoir évolué la capacité à absorber l’énergie solaire grâce à la photosynthèse : les plantes (mais aussi les diatomées, microalgues et j’en passe).

Ces organismes convertissent l’énergie solaire en énergie chimique (matière organique) tout en absorbant du dioxyde de carbone et rejetant de l’oxygène. Sur des milliards d’années, cette matière organique a sédimenté et s’est décomposée, formant ainsi une réserve d’énergie enfouie extrêmement concentrée. La combustion de cette matière organique concentrée relâche le dioxyde de carbone qu’elle contient et participe en grande partie au réchauffement climatique. Depuis le début de l’ère industrielle, c’est-à-dire environ 200 ans, nous brûlons des ressources qui ont mis des milliards d’années à se former !

Le principe du solaire photovoltaïque est de court-circuiter ce très long processus grâce à des matériaux et des technologies permettant d’absorber le rayonnement solaire et de le convertir directement en électricité sans étape de combustion (Fig. 2). Les plantes et les cellules solaires ont donc la même fonction globale, extraire l’énergie contenue dans le rayonnement solaire, mais elles le font par des processus fondamentalement différents ! En fonction des matériaux utilisés pour fabriquer les cellules solaires, l’efficacité de conversion de l’énergie solaire par le photovoltaïque est de 10 à 20 fois supérieur au processus de conversion photosynthétique naturel.