Les feuilles sont des cellules solaires très efficaces qui peuvent convertir jusqu’à 40% de la umière reçue en énergie chimique, c’est-à-dire bien plus efficaces que les cellules solaires à base de silicium conventionnelles qui possèdent un rendement d’environ 15%.
Au cours de la première phase de la photosynthèse, la lumière solaire est absorbée et convertie en énergie chimique emmagasinée sous la forme de molécules d’adénosine triphosphate (ATP). Ces réactions ont lieu au niveau des molécules de chlorophylle qui sont situées dans les membranes des thylakoïdes, à l’intérieur des chloroplastes des cellules végétales.
Des chercheurs de l’Université de Sydney en Australie ont synthétisé des molécules de type chlorophylle qui sont capables de convertir la lumière en énergie électrique, c’est-à-dire de reproduire la première phase de la photosynthèse. La structure moléculaire de la chlorophylle naturelle consiste en un anneau porphyrine azoté renfermant en son centre un ion magnésium. Les répliques synthétiques comportent plus d’une centaine de porphyrines groupées autour d’une molécule arborescente pour mimer la structure des systèmes photosynthétiques naturels.
Les tests ont montré que la conversion de la lumière en énergie électrique est plus efficace lorsque les molécules synthétiques ne sont pas trop grandes. Les meilleurs résultats sont obtenus avec des molécules dont la taille est égale à environ la moitié de la longueur d’onde de la lumière absorbée, c’est-à-dire entre 300 et 800 nanomètres dans le cas de la lumière visible.
L’intégration de telles structures dans des cellules solaires photovoltaïques améliorera leur rendement. L’équipe s’emploie maintenant à fabriquer des prototypes de cellules incorporant les molécules synthétiques avant de se lancer dans la production commerciale de panneaux solaires en collaboration avec l’Université d’Osaka au Japon.