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Une technologie polyvalente de cellules solaires pour les appareils auto-rechargeables : Henrik Lindström et Giovanni Fili finalistes du Prix de l'inventeur européen 2021

04.05.2021

in Communiqués de presse

Les deux innovateurs suédois sont nommés finalistes du Prix de l'Office européen des brevets (OEB) pour avoir amélioré les cellules solaires à pigment photosensible (DSSC), permettant ainsi d'imprimer des cellules solaires de grande taille, puissantes, et de toutes les formes possibles
Henrik Lindström et Giovanni Fili ont inventé un nouveau matériau d'électrode dont la conductivité est 1 000 fois supérieure, et qui se superpose à la surface absorbant la lumière de la cellule solaire
Le matériau des cellules solaires excelle dans la récolte de l'électricité en intérieur et sera utilisé pour la première fois dans les appareils électroniques auto-rechargeables cette année

Munich, le 4 mai 2021 - L'Office européen des brevets (OEB) annonce que les innovateurs suédois Henrik Lindström et Giovanni Fili sont nommés finalistes du Prix de l'inventeur européen 2021 dans la catégorie « Petites et moyennes entreprises » (PME) pour leur cellule solaire à pigment photosensible puissante et polyvalente. Cette nouvelle technologie est en cours d'intégration dans une nouvelle génération d'appareils électroniques auto-rechargeables qui peuvent générer de l'énergie solaire à partir de n'importe quelle source de lumière, aussi bien en intérieur qu'en extérieur.

Commercialisées par leur PME basée à Stockholm, ces cellules sont fines, polyvalentes et durables. Leur innovation, le supraconducteur à l'intérieur des cellules, permet d'imprimer le film solaire « Powerfoyle^TM » dans différentes couleurs, formes et textures. L'entreprise prévoit de mettre ce matériau sur le marché en l'intégrant à différents produits, comme des casques de vélo dotés de lumières auto-alimentées, ou encore des écouteurs auto-rechargeables.

« L'invention de Henrik Lindström et Giovanni Fili ouvre la voie au développement d'une nouvelle génération d'appareils électroniques auto-rechargeables », a déclaré le Président de l'OEB, António Campinos, lors de l'annonce des finalistes du Prix de l'inventeur européen 2021. « Les brevets à la base de leur technologie sont essentiels pour commercialiser leurs produits sur de multiples marchés ».

Les lauréats de l'édition 2021 du Prix de l'inventeur européen décerné chaque année par l'OEB seront annoncés le 17 juin prochain lors d'une cérémonie qui débutera à 19h00 CEST et repensée cette année en un événement virtuel d'envergure mondiale.

Les appareils auto-rechargeables

Le photovoltaïque (PV) de première génération à base de silicium dans les panneaux solaires est la source d'énergie qui connaît la plus forte croissance dans le monde. Mais le PV de troisième génération, comme les cellules solaires à pigment photosensible, arrive bientôt à maturité. Elles n'impliquent pas un recours au silicium, coûteux, et sont plus légères, plus fines, plus adaptables et fabriquées à partir de matériaux plus courants respectueux de l'environnement. Des problèmes liés à la conception et au rendement relativement faible par rapport aux systèmes photovoltaïques au silicium ont freiné la commercialisation des cellules solaires à pigment photosensible jusqu'à présent. La nouvelle architecture de la cellule solaire à pigment photosensible inventée par Henrik Lindström et Giovanni Fili offre une meilleure efficacité à la fois en lumière naturelle et artificielle, et ouvre de nouveaux horizons aux clients en matière de design. Le film solaire contenant les cellules améliorées est maintenant introduit sur le marché des appareils électroniques auto-rechargeables.

Entrepreneur depuis son plus jeune âge dans divers domaines, comme l'industrie pharmaceutique et l'immobilier, Giovanni Fili a décidé d'investir dans les énergies renouvelables dès 2008, en fondant l'entreprise Exeger. Son objectif était de commercialiser la très prometteuse cellule solaire à pigment photosensible mise au point par le chimiste suisse Michael Grätzel en 1988, qui, à l'époque, n'était pas encore économiquement exploitable.

Il s'agissait de la même technologie que Henrik Lindström et plusieurs collègues avaient reproduite avec succès en 1994, pendant son doctorat à l'université d'Uppsala. Un ami de Henrik Lindström avait suggéré que les deux chercheurs se rencontrent et, convaincu par la vision de Giovanni Fili, Henrik Lindström est devenu le directeur technique de la start-up en 2009. Le scientifique technique porté par le concept, et l'entrepreneur analytique, porté par le produit, ont d'abord passé des mois à réfléchir ensemble à la meilleure manière de commercialiser la technologie de la cellule solaire à pigment photosensible.

Ces cellules sont généralement constituées d'un substrat transparent recouvert d'un oxyde conducteur. En dessous se trouve une couche de pigment photosensible qui absorbe la lumière du soleil et libère des électrons. En 2010, le coût de ces matériaux limitait encore le progrès. Mais cela a changé lorsque le duo a eu une idée inédite.

« J'ai compris assez tôt que les cellules solaires à pigment photosensible avaient un énorme potentiel, mais créer une industrie à partir d'une cellule de laboratoire nécessitait des innovations radicales tant dans la technologie des cellules solaires que dans la fabrication industrielle. C'est pourquoi remplacer le substrat transparent, couteux et inefficace, a été la clé pour réinventer cette technologie de cellule solaire, sur la base de laquelle nous avons fondé Exeger. Aujourd'hui, douze ans plus tard, nos premiers produits sont lancés avec des partenaires en Suède. Cela marque le début d'une nouvelle ère pour les produits autoalimentés, où les chargeurs deviennent obsolètes et où notre technologie Powerfoyle peut devenir la nouvelle norme », explique Giovanni Fili.

« Les électrodes de notre cellule solaire sont fabriquées dans un nouveau matériau, qui possède une conductivité 1 000 fois supérieure, ce qui nous permet d'imprimer de grandes surfaces homogènes, de toutes les formes possibles et avec différentes textures, sans impacter la production d'électricité. Le trait caractéristique, c'est que pour la première fois, l'électrode est placée directement derrière la couche qui absorbe la lumière, ce qui signifie que davantage de lumière atteint la cellule, et donc qu'une plus grande quantité de courant électrique est générée. La cellule solaire peut ainsi être facilement intégrée à quasiment tous les produits, les dotant d'une source d'énergie fiable à partir de n'importe quelle source de lumière, artificielle ou naturelle », explique Henrik Lindström à propos de son invention.

Après avoir tracé les contours du concept sur une serviette en papier pendant un vol, ils se sont mis au travail. Afin de remplacer la couche conductrice qui faisait perdre de la lumière, Henrik Lindström a dû inventer un nouveau matériau pour l'électrode. Ce matériau conducteur, avec une conductivité bien plus élevée que tout ce qui avait été produit jusque-là dans le secteur des cellules solaires, a été l'élément clé pour repenser les autres caractéristiques de leurs cellules solaires à pigment photosensible. Ils ont commencé par déplacer la couche conductrice derrière la couche de pigment, augmentant ainsi de 10 à 20 % la quantité de lumière qui frappe le pigment absorbeur. La couche conductrice est légère, résistante à la chaleur et ne nécessite pas de grille d'argent coûteuse pour transporter les électrons générés par la couche qui absorbe la lumière. Ce procédé, associé à une production par sérigraphie, offre des possibilités totalement nouvelles en matière de conception des produits que la cellule solaire charge.

Alors que la cellule solaire à pigment photosensible a un rendement de conversion photoélectrique d'environ 13 % en extérieur et jusqu'à 30 % en intérieur, l'efficacité de la conversion de la lumière de la nouvelle cellule, qui possède une conductivité environ 1 000 fois supérieure, n'a pas encore été dévoilée. Les matériaux utilisés par les deux inventeurs sont largement disponibles, non toxiques et faciles à trouver. Exeger a déposé en 2010 une demande de brevet américain pour la première version de la technologie, avant de déposer le brevet principal des cellules en 2011.

Dimensionnement d'un film solaire pour les dispositifs et les surfaces auto-rechargeables

Lorsque l'invention de Henrik Lindström et Giovanni Fili a commencé à passer à la production en 2013, la société a été rebaptisée Exeger (anciennement NLAB Solar). Son usine pilote à Stockholm a réalisé son cycle de production de démonstration fin 2014, et l'entreprise a obtenu un brevet européen pour leur invention en 2018. Giovanni Fili a attiré des investisseurs au début du projet, mais la protection par brevet est devenue cruciale pour offrir la sécurité nécessaire aux futurs financeurs et pour l'indépendance commerciale à long terme de l'entreprise. « Tout est basé sur cette famille de brevets autour de la couche supraconductrice qu'Henrik a inventée, qui est inédite dans notre secteur d'activité », explique Giovanni Fili.

En 2019, après plusieurs années passées à peaufiner leurs processus de production et à travailler avec des clients potentiels sur des idées de produits, Exeger a levé environ 40 millions d'euros en trois tours de table. Sur ce montant, 20 millions d'euros sont venus du groupe japonais SoftBank, avec lequel elle a conclu un partenariat stratégique pour accélérer le déploiement mondial de sa technologie.

Giovanni Fili considère que toutes les recherches effectuées par les équipes de Henrik Lindström sont directement liées aux applications du produit, ce qui rend d'autant plus importante la protection de l'invention par brevet. Plusieurs produits doivent être lancés en 2021, comme des casques de vélos ou des écouteurs auto-rechargeables.

Exeger emploie actuellement 140 employés dans son usine de Stockholm, et prévoit de démarrer cette année la construction d'une deuxième usine, avec une capacité dix fois supérieure. La construction de cette nouvelle usine terminée, l'entreprise pourra pénétrer de nombreux autres marchés, en se concentrant sur l'électronique grand public et le marché déjà existant des cellules solaires d'extérieur. Les inventeurs expliquent que leur équipe de R&D est essentielle à la poursuite des innovations et du succès d'Exeger. L'équipe compte aujourd'hui 36 employés, dont 42 % possèdent un doctorat.

Notes aux rédactions

A propos des inventeurs
Le Dr Henrik Lindström est né à Uppsala, en Suède, le 17 avril 1967. Henrik Il a étudié la chimie à l'Université d'Uppsala. Pendant l'écriture de sa première thèse sur les batteries et les cellules solaires à pigment photosensible à l'Université d'Uppsala, il fut le premier scientifique à produire un substrat en plastique flexible pour les cellules solaires. Henrik Lindström a ensuite travaillé à l'Institut national des matériaux de Tsukuba au Japon (2005-2007) où il a fait son postdoctorat. De juin 2007 à janvier 2009, Henrik Lindström a travaillé pour l'entreprise de nanotechnologie NTERA Inc, à Dublin en tant que chercheur industriel. Il y inventa des méthodes de production d'afficheurs électrochromes monolithiques réfléchissants. En 2009, il rejoint Exeger et son poste actuel de directeur technique.

Giovanni Fili est né à Hällefors, en Suède, le 5 février 1976. Giovanni Fili a obtenu son diplôme de Commerce et administration à la Stockholm School of Economics en 2002. Il a d’abord été investisseur dans l’immobilier, fondant et dirigeant plusieurs entreprises de promotion immobilière. Après avoir occupé plusieurs postes à l'École royale polytechnique (KTH) en 2007, il a fondé la société DSSC NLAB Solar AB (aujourd'hui Exeger) à l'automne 2008. Giovanni Fili a également cofondé la start-up Atrogi AB en 2013, spécialisée dans le traitement du diabète et est membre du conseil d’administration de la medtech Sigrid Therapeutics AB. Il est membre du comité consultatif du Forum pour l’Innovation et la croissance de Stockholm, membre fondateur du conseil et investisseur de Molindo Energy AB, un fonds d’investissement spécialisé dans le secteur de l’énergie basé à Stockholm. Giovanni Fili est le fondateur et le Directeur général d’Exeger.

Henrik Lindström et Giovanni Fili sont cités dans six et cinq brevets européens respectivement, y compris le brevet EP2625703 lié à leur nomination au Prix, qui a été accordé en 2018.

Retrouvez la vidéo et les visuels sur Henrik Lindström et Giovanni Fili ici.

A propos du Prix de l'inventeur européen
Le Prix de l'inventeur européen est l'une des compétitions européennes les plus prestigieuses de sa catégorie. Lancé par l'OEB en 2006, ce prix annuel récompense, individuellement ou en équipe, les inventeurs dont les innovations ont apporté des réponses aux grands défis de notre temps. Les finalistes et les lauréats sont sélectionnés par un jury indépendant constitué d'autorités internationales issues du monde universitaire, des affaires, de la politique, des sciences et de la recherche. Il examine les innovations à l'aune de leur contribution au progrès technologique, au développement social, à la croissance économique et à la création d'emplois en Europe. Le Prix est décerné dans cinq catégories (Industrie, Recherche, Petites et moyennes entreprises, Pays non membres de l'OEB et Œuvre d'une vie). Par ailleurs, les internautes choisissent le gagnant du Prix du public parmi les 15 finalistes en votant en ligne sur popular-prize.epo.org

A propos de l'Office européen des brevets
Avec près de 6 400 agents, l'Office européen des brevets (OEB) est l'une des plus grandes institutions publiques européennes. Son siège est à Munich et il dispose de bureaux à Berlin, Bruxelles, La Haye et Vienne. L'OEB a été créé dans l'objectif de renforcer la coopération sur les brevets en Europe. Grâce à sa procédure centralisée de délivrance de brevets, les inventeurs peuvent obtenir une protection par brevet de haute qualité dans non moins de 44 pays, couvrant un marché de quelque 700 millions de personnes. L'OEB fait aussi autorité au niveau mondial en matière d'information brevets et de recherche de brevets.