Mettre l’énergie solaire au premier plan avec la Dre Zahra Khatami

Les cellules solaires sont partout où l’on regarde aujourd’hui.

On les retrouve dans des panneaux sur la toiture de votre voisin. Ils alimentent les chargeurs de téléphones ou les feux de circulation. Ils remplacent ou servent de source d’appoint aux blocs d’alimentation conventionnels des infrastructures de communication et météorologiques. Et ils sont bien visibles sur les flancs de la station spatiale internationale, telle une paire d’immenses ailes réfléchissantes.

Les technologies de cellules photovoltaïques, c’est-à-dire celles capables de convertir directement la lumière en énergie grâce à l’utilisation de matériaux semiconducteurs, sont devenues si efficaces que certains promoteurs de l’énergie solaire entrevoient une éventuelle ‘économie solaire’ où tous nos besoins en énergie seraient comblés par la lumière du jour. Bien que, par le passé, cet aveu s’est avéré comme une conception trop optimiste, la recherche sur la composition et la construction des cellules solaires progresse plus rapidement que jamais vers la légitimation de la possibilité d’une couverture solaire mondiale. Et en cela, il nous faut remercier des chercheuses comme la Dre Zahra Khatami de l’Université du Nouveau-Brunswick.

Ayant complété des études en Physique à l’Université Shahid Beheshti à Téhéran et de Génie physique à l’Université McMaster à Hamilton, la Dre Khatami est à l’avant-garde de la recherche sur la manière dont nous pouvons faire en sorte que les diodes électroluminescentes et les cellules solaires puissent convertir plus efficacement la lumière en énergie électrique. Depuis son arrivée au département de Physique de la UNB en 2018, elle travaille à optimiser le bon mélange de silicium et d’autres éléments à l’intérieur de cellules solaires nano-structurées.

« Même après quasi un demi-siècle d’usage, plus de 80 % des cellules solaires sont à base de silicium, principalement parce que ce matériau – l’élément central des puces informatiques – est bon marché, abondant et qu’il peut être fabriqué avec des procédés non toxiques, » ajoute la Dre Khatami. « Mon projet autonome à l’UNB consiste à développer de nouveaux matériaux et des mélanges à base de silicium qui accroissent l’efficacité en utilisant davantage de lumière. »

Ses expériences portent souvent sur l’utilisation d’éléments comme le cérium, le terbium et l’europium qui servent à améliorer l’efficacité des cellules solaires et la facilitation de leur conversion en énergie. Ce travail, axé sur le développement de cellules solaires à couche mince par l’utilisation de nouvelles nanostructures de silicium, fut le thème central de l’idée d’une bourse pour projets émergeants de 25 K$ de la FINB en 2018.

Bien que l’objectif principal de sa recherche théorique soit campé dans le champ de la physique expérimentale, la Dre Khatami fait remarquer que pour apporter des changements fondamentaux dans la structure des cellules solaires, elle travaille plutôt dans la sphère pratique du génie physique. Mais de l’entendre, elle n’a jamais douté un instant du domaine qu’elle entendait étudier.

« En Iran, lorsque je fréquentais l’école secondaire, je me posais tellement de questions, » poursuit-elle. « Pourquoi le ciel est-il bleu? Pourquoi les gens sont-ils capables de différencier autant de couleurs différentes? Il me semblait que pour chacune de mes questions, la physique était au cœur de la réponse. »

La Dre Khatami voit que le Nouveau-Brunswick peut occuper une place de choix dans le secteur émergeant de l’énergie solaire. Bien que les provinces des Prairies comme la Saskatchewan et le Manitoba jouissent habituellement d’un meilleur ensoleillement que le reste du Canada, peu de gens savent que le Nouveau-Brunswick jouit en moyenne, depuis les 30 dernières années, de plus de journées ensoleillées que ses provinces maritimes voisines.
Il s’agit d’une grande nouvelles pour les défenseurs de l’énergie solaire de cette province, mais la Dre Khatami admet cependant qu’il peut être parfois difficile de sensibiliser la population et les élus sur les avantages de cette nouvelle technologie.

« De façon générale, les gens ignorent les avantages de l’utilisation des cellules solaires. C’est une question de faisabilité – on doit d’abord investir de l’argent, mais à long terme l’énergie solaire est rentable. Les nanotechnologies font indéniablement partie des solutions d’avenir, et le solaire représente l’une des formes potentielles d’énergie renouvelable les plus prometteuses. De façon générale, on prévoit que la technologie solaire sera à l’avant-plan des efforts en énergies renouvelables d’ici 2030. »

Bien que Dre Khatami se sente bien chez elle dans son laboratoire, elle reconnaît également volontiers l’importance de son travail en enseignement dans les classes de l’UNB, particulièrement dans son travail de mentorat et de supervision auprès des étudiantes inscrites dans un champ d’études autrefois occupé par les hommes de science.

« Je fut l’une des personnes chanceuses, » avoue-t-elle, en se référant à son entrée dans l’étude de la physique. « Les femmes sont peu nombreuses dans le domaine des sciences exactes. La situation change, mais nous devons réaliser que nous accusons toujours un retard. La physique et le génie physique gagnent peu à peu du terrain sur l’astronomie, où autrefois, les femmes étaient sciemment intégrées et incluses. Aujourd’hui, l’équilibre des sexes dans ce domaine est beaucoup plus égal que dans le mien. »

En tant que femme, mais aussi en tant qu’immigrante, Dre Khatami illustre parfaitement en quoi l’immigration peut rehausser le niveau d’expertise en recherche au Nouveau-Brunswick. Cette année encore, la FINB a reconnu le travail de Dre Khatami en lui octroyant une bourse de 36 K$ dans le cadre de l’Initiative d’assistanats de recherche pour qu’elle poursuive ses recherches sur la caractérisation des émetteurs de lumière en silicium pour les systèmes d’éclairage à semiconducteurs. C’est ce genre de recherche qui aide le Nouveau-Brunswick à se démarquer et qui attire des chercheurs et des industries d’ici et d’ailleurs vers nos institutions et nos laboratoires.

La FINB est fière d’appuyer la Dre Khatami dans ses recherches avant-gardistes, et nous nous réjouissons à l’idée que celles-ci arrivent à résoudre des problèmes environnementaux, améliorer les capacités de communication et diversifier notre réseau énergétique provincial. L’avenir semble prometteur…