La production d'énergie solaire est confrontée à un défi fondamental : après le coucher du soleil, les panneaux photovoltaïques cessent de fonctionner. La question de savoir comment stocker la lumière du jour pour une utilisation nocturne ou par temps nuageux est un problème urgent dans le domaine des énergies renouvelables. Des chimistes de l'Université de Californie à Santa Barbara ont développé une solution qui ne nécessite pas de batteries encombrantes ni d'infrastructure de réseau électrique. Dans une étude publiée dans la revue « Science », la professeure agrégée Grace Han et son équipe détaillent un nouveau matériau capable de capturer la lumière du soleil, de la stocker dans des liaisons chimiques et de libérer de la chaleur à la demande.

Ce matériau est une molécule organique modifiée appelée pyrimidinone, représentant la dernière avancée dans le domaine du stockage thermique solaire moléculaire.

« Ce concept est réutilisable et recyclable », explique Han Nguyen, doctorant dans le groupe de recherche de Han et premier auteur de l'article. « Pensez aux lunettes de soleil photochromiques. À l'intérieur, les verres sont transparents. En sortant au soleil, les verres s'assombrissent automatiquement. De retour à l'intérieur, ils redeviennent transparents », explique Nguyen. « Ce changement réversible est exactement ce qui nous intéresse. Sauf qu'au lieu de changer la couleur, nous utilisons le même principe pour stocker de l'énergie, la libérer quand c'est nécessaire, puis réutiliser le matériau encore et encore. »

Un design inspiré de la biologie

Pour créer cette molécule, l'équipe de recherche a cherché l'inspiration dans une source inattendue : l'ADN. La structure de la pyrimidinone ressemble à un composant de l'ADN qui subit un changement structurel réversible sous l'effet des rayons ultraviolets.

En synthétisant une version modifiée de cette structure, l'équipe a créé une molécule capable de stocker et de libérer de l'énergie de manière réversible. Ils ont collaboré avec Ken Houk, professeur de recherche émérite à l'UCLA, en utilisant la modélisation informatique pour comprendre pourquoi cette molécule peut stocker de l'énergie et la conserver pendant des années sans perte.

« Nous avons donné la priorité à une conception moléculaire légère et compacte », déclare Nguyen. « Dans ce projet, nous avons retiré tout ce qui n'était pas nécessaire. Tout élément superflu a été supprimé pour rendre la molécule aussi compacte que possible. »

Une « batterie thermique » rechargeable

Alors que les panneaux solaires traditionnels convertissent la lumière en électricité, le système solaire moléculaire convertit la lumière en énergie chimique. La molécule agit comme un ressort mécanique : exposée à la lumière du soleil, elle se tord en une forme tendue à haute énergie et reste verrouillée dans cet état jusqu'à ce qu'un déclencheur (comme un peu de chaleur ou un catalyseur) la fasse revenir à son état détendu, libérant simultanément l'énergie stockée sous forme de chaleur.

« Nous le décrivons généralement comme une batterie solaire rechargeable », dit Nguyen. « Elle stocke la lumière du soleil et peut être rechargée à plusieurs reprises. »

La nouvelle molécule de l'équipe de recherche a une densité énergétique supérieure à 1,6 mégajoule par kilogramme, soit environ le double de celle des batteries lithium-ion standard (environ 0,9 MJ/kg) et nettement supérieure à celle des générations précédentes de matériaux optiques commutables.

De la théorie à l'application pratique

La percée clé de cette recherche réside dans la traduction de la haute densité énergétique en un effet pratique. Dans l'étude, les chercheurs ont démontré que la chaleur libérée par le matériau était suffisante pour faire bouillir de l'eau – un exploit difficile à réaliser auparavant dans ce domaine.

« Faire bouillir de l'eau est un processus énergivore », explique Nguyen. « Le fait que nous ayons pu faire bouillir de l'eau dans des conditions ambiantes est une avancée importante. »

Cette capacité ouvre la voie à des applications pratiques, notamment pour le chauffage hors réseau comme le camping, ainsi que pour l'approvisionnement en eau chaude résidentielle. Étant soluble dans l'eau, le matériau pourrait théoriquement être circulé à travers un collecteur solaire sur le toit, stockant de l'énergie pendant la journée et la conservant dans un réservoir pour fournir de la chaleur la nuit.

« Avec des panneaux solaires, vous avez besoin d'un système de batterie supplémentaire pour stocker l'énergie », explique Benjamin Baker, co-auteur et doctorant dans le laboratoire de Han. « Avec le stockage thermique solaire moléculaire, le matériau lui-même peut stocker de l'énergie sous la lumière du soleil. »

Détails de la publication : Auteurs : HanP.Q. Nguyen et al., Titre : « Molecular solar thermal storage exceeding 1.6 MJ/kg in Dewar pyrimidines », Publié dans : « Science » (2026), Informations sur la revue : « Science »