La production d’or est toxique. Les LED peuvent-elles mettre fin à notre dépendance ?

Dans le monde de l’éclairage et des technologies d’affichage, les diodes électroluminescentes ou LED dominent le marché grâce à leur efficacité énergétique, leur longue durée de vie et leur capacité à produire des couleurs vives. 

Une diode, fabriquée à partir de semi-conducteurs, permet au courant de circuler dans une direction et le bloque dans l’autre. Une diode électroluminescente (LED), quant à elle, est simplement un dispositif semi-conducteur qui produit de la lumière lorsque le courant le traverse. 

L’essor des LED a transformé notre façon d’utiliser la lumière en l’émettant par électroluminescence et en révolutionnant les technologies d’affichage. 

Parmi les LED, diodes électroluminescentes à pérovskite (PeLEDs), en particulier, sont apparues comme une technologie prometteuse pour les applications d’affichage et d’éclairage grâce à leur fabrication à faible coût, leur haute efficacité et leur émission lumineuse réglable. 

Les LED à pérovskite ont également gagné une traction importante grâce à leur flexibilité, leur conception légère et leur large gamme de couleurs. De plus, les PeLEDs peuvent être fabriquées à partir de matériaux abondants sur Terre et de techniques à faible consommation d’énergie. Ces LED ont atteint de hautes efficacités dans les couleurs rouge, vert et bleu (RVB). 

Ces dernières années, la stabilité des PeLEDs s’est également nettement améliorée, ce qui montre un potentiel prometteur pour leur commercialisation. 

Lorsqu’il s’agit de rendre une technologie innovante disponible à grande échelle pour tous, les facteurs techniques, économiques et environnementaux jouent un rôle crucial, ce qui aide également à évaluer leur potentiel durable. Cependant, ces informations font défaut concernant les PeLEDs. 

De nombreuses études ont évalué les impacts du cycle de vie des cellules solaires à pérovskite émergentes, mais leurs résultats ne peuvent pas être directement extrapolés aux PeLEDs. Cela est dû à la différence fondamentale de leurs mécanismes de conversion d’énergie. 

Contrairement aux LED, qui convertissent l’électricité en lumière, les cellules solaires convertissent la lumière en électricité. De plus, les PeLEDs fonctionnent sur plusieurs longueurs d’onde, ce qui nécessite des matériaux de couches fonctionnelles divers et des analyses différentes pour les dispositifs de couleurs variées. 

Ainsi, une évaluation complète du cycle de vie (LCA) couvrant toutes les étapes est nécessaire pour identifier des voies efficaces vers la commercialisation durable des PeLEDs. 

Une nouvelle étude a fait exactement cela et a constaté que les LED de prochaine génération sont, en fait, bon marché et durables. 

Évaluation du cycle de vie des LED à pérovskite

Publié dans Nature Sustainability¹, des chercheurs de l’Université de Linköping ont examiné la technologie émergente des PeLED sous l’angle du cycle de vie, en se concentrant sur la durabilité orientée vers la commercialisation. 

« Les LED à pérovskite sont moins chères et plus faciles à fabriquer que les LED traditionnelles, et elles peuvent également produire des couleurs vives et intenses si elles sont utilisées sur des écrans. Je dirais que c’est la prochaine génération de technologie LED. »

– Feng Gao, professeur d’optoélectronique à l’Université de Linköping

Le groupe de recherche de Gao a collaboré avec le professeur Olof Hjelm, du Département de gestion et d’ingénierie (IEI) et de Technologie et gestion environnementales (MILJÖ), ainsi qu’avec John Laurence Esguerra, qui est professeur assistant à la LiU, afin d’obtenir une meilleure idée de la façon dont les LED actuellement disponibles sur le marché peuvent être remplacées par des LED à base de matériau pérovskite. 

Les matériaux pérovskites sont une classe de matériaux aux propriétés optoélectroniques uniques. Ils possèdent de hauts coefficients d’absorption, une grande mobilité des électrons et des trous, ainsi qu’une bande interdite réglable, en plus d’être économiques. 

Pour évaluer leur commercialisation, l’équipe de recherche a utilisé une évaluation détaillée de l’inventaire du cycle de vie (LCI) de 18 LED pérovskites avancées couvrant les longueurs d’onde RVB, blanc et proche infrarouge (NIR). Les dispositifs sélectionnés présentent de hautes performances techniques et sont largement reconnus. 

À partir de ces données, les chercheurs ont analysé l’impact environnemental et le coût économique des PeLEDs. 

Une telle analyse nécessite une définition claire du système, c’est‑à‑dire ce qui y est inclus, mais cela ne concerne pas le coût et l’impact environnemental. 

Ce cadre examine ce qui se passe dès le début, lorsque le produit est créé, jusqu’à ce qu’il ne puisse plus être étudié. Ainsi, le cycle de vie d’un produit comporte cinq phases — production de matières premières, fabrication, distribution, utilisation et mise hors service. 

En gros, de la naissance à la mort, mais « Nous aimerions éviter la mort », a déclaré le professeur Hjelm. Ajoutez le recyclage, et comme il l’a noté, les choses se compliquent. Hjelm a ajouté : 

« Mais ici nous montrons qu’il est primordial de réfléchir à la réutilisation des solvants organiques et à la façon dont les matières premières sont produites, surtout si elles sont rares. »

Un aspect particulier où cette analyse du cycle de vie apporte des orientations est la petite quantité de plomb toxique trouvé dans les PeLEDs. Bien que cela soit important pour l’efficacité des pérovskites, l’accent ne doit pas être uniquement mis sur le plomb, car de nombreux autres matériaux sont présents dans les LED. 

Le métal précieux or en est un, et il comporte ses propres défis. Selon Hjelm : 

« La production d’or est extrêmement toxique. Il en résulte des sous‑produits tels que le mercure et le cyanure. C’est également très énergivore. »

Le processus de production d’or toxique et énergivore

L’or (Au) a suscité la fascination et l’attention des sociétés humaines depuis l’Antiquité comme aucune autre marchandise. 

Ce métal jaune brillant était autrefois universellement accepté comme moyen de paiement. À un moment donné, le système monétaire américain était basé sur l’étalon-or. Il est également très populaire comme option d’investissement et utilisé comme couverture contre l’inflation. 

En conséquence, la valeur de l’or a récemment atteint un nouveau record historique (ATH) lorsque XAUUSD a dépassé les 3 000 $ l’once. Les prix de l’or ont augmenté de plus de 15 % en 2025 et connaissent une forte hausse depuis octobre 2023, lorsqu’ils étaient d’environ 1 800 $ l’once. 

En plus de servir de bonne réserve de valeur, l’or est également utilisé dans la joaillerie, la médecine, l’électronique, l’aérospatiale et d’autres industries grâce à ses nombreuses propriétés attrayantes. 

Ce métal jaune brillant est mou et nécessite d’autres métaux pour gagner en résistance. Mais il est très malléable, ce qui signifie que sa forme peut être contrôlée par la force. En plus d’être martelé en feuilles fines, il peut également être tiré en fils. 

Non seulement il est connu pour sa grande résistance à la corrosion, mais il est également un excellent conducteur de chaleur et d’électricité. 

L’or est l’un des métaux les plus denses, avec une densité d’environ 19,3 g/cm³. Son point de fusion est de 1064,18 °C, tandis que son point d’ébullition est de 2836 °C. De plus, ce métal, résistant à la plupart des acides et ne réagissant pas facilement avec la plupart des substances, est non magnétique. 

Une combinaison de ces propriétés rend l’or très attractif dans les smartphones, les ordinateurs, autres électroniques grand public, le blindage contre les radiations, les circuits imprimés et les systèmes semi‑conducteurs. 

L’or se trouve généralement incrusté dans des veines de quartz, et il est extrait de la terre par des opérations industrielles à grande échelle ainsi que par l’exploitation minière à petite échelle. 

L’or est extrait soit à la surface, soit sous terre, le traitement ayant lieu sur le site minier. Le traitement commence par le concassage, puis le minerai est traité avec des produits chimiques pour extraire l’or, qui passe par des procédés tels que la fusion pour fabriquer un lingot d’or. Le lingot est transporté vers une raffinerie afin de produire de l’or pur destiné à la vente. 

La grande valeur du métal et ses applications supérieures font de l’exploitation aurifère une industrie importante et mondiale. Ce processus largement pratiqué est particulièrement populaire dans certains pays d’Afrique et d’Amérique du Sud, où il peut rapporter cinq fois plus que la pêche, l’agriculture et la sylviculture. 

Cependant, l’exploitation de l’or n’est pas un processus propre, mais plutôt toxique et gourmand en ressources, posant d’importants risques environnementaux et sanitaires. 

La production d’or engendre des émissions de CO₂ ainsi que d’autres risques environnementaux, notamment la contamination des sols, la dégradation des terres, la pollution de l’eau et de l’air, et la destruction des habitats. 

Le type de déchets toxiques impliqués comprend jusqu’à une trentaine de produits chimiques dangereux, dont le plomb, le mercure, le cyanure, l’arsenic, les acides et les sous‑produits pétroliers. 

L’effet du drainage acide des mines (DAM), terme désignant l’eau contaminée résultant du déversement systématique de déchets toxiques par les compagnies minières dans les océans, lacs, rivières et ruisseaux, est multiforme, rendant la récupération de ces déchets extrêmement difficile. 

Étant donné que l’exploitation de l’or est si nocive pour la planète et ses habitants, remplacer ce métal précieux par de l’aluminium, du nickel ou du cuivre dans les LED offrirait un grand avantage environnemental, selon la nouvelle étude. Entre‑temps, une petite quantité de plomb peut être maintenue afin que la LED fonctionne de manière optimale. 

LED de prochaine génération bon marché et durables

Selon l’étude, les LED à pérovskites peuvent être transformées avec succès en une offre de marché rentable. Elle a conclu que les PeLEDs ont un grand potentiel de commercialisation à long terme. Selon l’étude : 

« Les futures PeLEDs développées par une fabrication à grande échelle promettent fortement d’atteindre une position concurrentielle parmi les diverses technologies d’éclairage tant du point de vue environnemental qu’économique. »

La voie vers une commercialisation durable, selon l’étude, repose sur trois piliers essentiels — les facteurs environnementaux, économiques et techniques. Ces facteurs s’alignent avec les intérêts des principales parties prenantes : les producteurs recherchant la rentabilité et le retour sur investissement, le coordinateur, qui comprend la législation et les politiques gouvernementales, et les clients qui paient le produit. 

Les résultats de l’évaluation du cycle de vie de l’étude montrent que les impacts environnementaux des LED à pérovskite proviennent principalement des intrants de substances et d’électricité pendant la production. L’étape de distribution, c’est‑à‑dire le transport, contribue quant à elle à moins de 5 % des impacts totaux, et son optimisation dépend des ressources industrielles. 

En ce qui concerne les sources de toxicité, l’étude a noté que les métaux lourds provenant de la production de matières premières sont les principaux contributeurs tout au long du cycle de vie des PeLEDs. Les résultats montrent également que l’utilisation de pérovskites sans plomb (Pb) ne réduit pas intrinsèquement les impacts environnementaux. 

C’est en raison de la couche émissive très fine, qui ne mesure que quelques dizaines de nanomètres, que la contribution du Pb dans les LED à pérovskite à l’impact environnemental global est minime. 

L’étude a en fait identifié l’or comme un contributeur majeur et a mentionné le cas frappant des cathodes en or (Au) dans les PeLEDs NIR, qui présentaient des impacts environnementaux plus de 100 fois supérieurs à ceux des dispositifs n’utilisant pas d’or. Cette différence résulte de la forte pollution et de la consommation énergétique liées à l’exploitation aurifère. Elle a été aggravée par la densité de l’or, qui est sept fois supérieure à celle de l’aluminium (Al). 

Cela souligne que les technologies exemptes de plomb ne garantissent pas toujours une réduction de l’écotoxicité. 

Ainsi, les chercheurs ont noté que la compréhension générale selon laquelle le Pb est la principale source de toxicité dans les LED à pérovskite n’est pas seulement inappropriée, mais risque également de détourner l’attention d’autres polluants critiques. 

En ce qui concerne le coût, l’évaluation techno‑économique indique que le coût des futures PeLEDs serait d’environ 100 $US m⁻², comparable au coût des panneaux OLED organiques commerciaux. 

Ainsi, les coûts plus bas et l’impact environnemental moindre des PeLEDs pourraient même leur permettre de remplacer les LED existantes. Mais le problème réside dans leur longévité. Cette problématique majeure est toutefois abordée grâce au développement accéléré des LED à pérovskite, et avec cela, leur durée de vie augmente. 

Les chercheurs ont en fait proposé un temps de mitigation d’impact relatif (RIMT) comme nouveau paramètre pour quantifier la durée de vie nécessaire aux LED à pérovskite afin d’atteindre la durabilité. L’étude a noté : 

« Le RIMT représente le temps minimal requis pour atténuer les impacts relatifs, en considérant simultanément les impacts relatifs internes et externes. »

Selon l’étude, les LED à pérovskite doivent atteindre un objectif pratique d’environ 10 000 heures de durée de vie pour un impact environnemental positif. Cela est réalisable, d’après les chercheurs. Pour l’instant, les meilleures PeLEDs actuelles ne durent que quelques centaines d’heures. 

Avec cette évaluation, les chercheurs visent à provoquer un changement dans le domaine de la recherche sur les LED où, jusqu’à présent, l’accent a été mis sur l’amélioration des performances techniques des LED. 

« Nous voulons que ce que nous développons soit utilisé dans le monde réel. Mais alors, nous, en tant que chercheurs, devons élargir notre perspective. Si un produit possède de hautes performances techniques mais est coûteux et n’est pas durable sur le plan environnemental, il risque de ne pas être très compétitif sur le marché. Cette mentalité guidera de plus en plus nos recherches. »

– Muyi Zhang, doctorante au Département de physique, chimie et biologie à la LiU

L’étude a également noté que l’efficacité lumineuse nécessite davantage de recherches pour améliorer l’efficacité énergétique des futurs produits PeLED. 

Entreprise innovante

Universal Display Corp

Alors que les LED à pérovskite sont à l’avant‑garde du futur de l’éclairage et des affichages visuels, le marché est actuellement dominé par les écrans à cristaux liquides (LCD) et les diodes électroluminescentes organiques (OLED). 

Dans le domaine des OLED, Universal Display (OLED ) Corp (UDC) est un nom de premier plan qui recherche, développe et concède sous licence les technologies et matériaux OLED pour les affichages et l’éclairage. 

Fondée en 1994, UDC a mené l’innovation dans la technologie OLED avec sa technologie propriétaire UniversalPHOLED d’OLED phosphorescente. Elle développe et vend également des matériaux PHOLED haute performance et propose diverses technologies OLED telles que les FOLEDs (OLED flexibles), utilisées dans les tablettes et les smartphones pliables ; les TOLEDs (OLED transparents), utilisées dans les fenêtres et les affichages ; et les WOLEDs (OLED blancs) employées dans les applications d’éclairage. L’entreprise développe et propose également l’impression par jet de vapeur organique (OVJP). 

Avec une capitalisation boursière de 7,1 milliards de dollars, les actions OLED à la date de rédaction s’échangent à 149,90 $, en hausse de 2,84 % depuis le début de l’année. Son BPA (TTM) est de 4,66 tandis que le ratio P/E (TTM) est de 32,24. Le rendement du dividende est de 1,20 %. 

En ce qui concerne les finances de l’entreprise, Universal Display Corporation a récemment publié ses résultats pour le quatrième trimestre 2024. Au cours de cette période, le chiffre d’affaires de la société s’est élevé à 162,3 millions de dollars, en hausse par rapport à 158,3 millions au 4T23. Cela comprend 93,3 millions de dollars de revenus provenant des ventes de matériaux en raison d’une demande accrue pour les matériaux émetteurs et 64,4 millions de dollars provenant des redevances et frais de licence. Le coût des ventes de matériaux, quant à lui, était légèrement plus élevé cette fois, à 34,2 millions de dollars. 

Le bénéfice net était de 46 millions de dollars, en baisse par rapport aux 62 millions enregistrés l’an dernier, et le résultat d’exploitation était de 52,5 millions de dollars, en baisse par rapport à 64,7 millions. Le bénéfice net était de 46,0 millions de dollars ou 0,96 $ par action diluée au quatrième trimestre. Le dividende trimestriel a quant à lui augmenté de 12 % pour atteindre 0,45 $ par action. 

Pour l’ensemble de 2024, UDC a déclaré 647,7 millions de dollars de revenus, soit une hausse de 12 % par rapport aux 576,4 millions de l’année précédente. Le bénéfice net était de 222 millions de dollars, en hausse de 9 % par rapport à 2023. 

« Nous sommes heureux d’annoncer que 2024 a été une année record de performance financière solide. Dans l’ensemble de l’industrie OLED, les feuilles de route des produits s’élargissent, et les principaux fabricants de panneaux investissent dans de nouvelles usines pour répondre à la demande croissante, notamment sur les marchés émergents des technologies de l’information et de l’automobile. Nous croyons que ce nouveau cycle d’investissements ouvrira la voie à une capacité OLED nouvelle et significative, à de nouveaux produits OLED et à de nouveaux adoptants d’OLED. »

– CFO Brian Millard

Pour 2025, l’entreprise prévoit que son chiffre d’affaires se situe entre 640 millions de dollars et 700 millions de dollars. Ainsi, UDC anticipe une croissance pouvant atteindre 8 % ou une baisse de 1 % du chiffre d’affaires. 

Concernant le calendrier des matériaux de phosphorescence bleue (PHOLED) et leur commercialisation, UDC a indiqué que cela était plus proche que jamais, qualifiant la commercialisation de « un bond significatif en avant dans la technologie OLED ». Confiant dans sa capacité à livrer le PHOLED bleu, l’entreprise a déclaré que l’introduction commerciale ne prendrait que quelques mois et non des années, bien qu’elle ne s’attende pas à générer des revenus significatifs cette année. 

Ce passage du bleu fluorescent au bleu phosphorescent représente une grande transition qui entraînera une hausse massive (d’un quart à 100 %) de l’efficacité lumineuse interne du bleu pour les affichages OLED tout en réduisant leur consommation d’énergie. 

En ce qui concerne le projet OVJP, l’entreprise prévoit de fermer son centre OVJP en Californie, tandis qu’une nouvelle filiale appelée Universal Vapor Jet Corporation a été lancée à Singapour pour gérer la commercialisation d’OVJP. UDC estime qu’OVJP est une technologie de pointe pour la fabrication d’affichages de grande surface. 

Dernières nouvelles sur Universal Display Corporation

Conclusion

Les LED à pérovskite (PeLEDs) gagnent en importance en tant que source de lumière de prochaine génération grâce à leur potentiel d’efficacité élevée et à leur large éventail d’applications, ce qui les rend prometteuses pour les affichages et l’éclairage. 

Comme le montre la dernière étude, leur coût inférieur et leur impact environnemental réduit pourraient leur permettre de remplacer les LED existantes. L’impact environnemental peut être considérablement diminué en se concentrant sur l’or plutôt que sur le plomb. Remplacer l’AU par des matériaux plus durables comme l’aluminium ou le nickel permet de répondre aux défis posés par l’exploitation aurifère, réduisant drastiquement l’empreinte écologique de la production de PeLED. 

Bien que les LED à pérovskite montrent un grand potentiel, leur commercialisation dépend de l’amélioration de la durée de vie et de l’efficacité lumineuse. En relevant les défis de longévité tout en maintenant une production à faible coût, une fabrication durable et une sortie de couleur vive, les PeLEDs peuvent bouleverser le marché des LED et des affichages et obtenir une adoption généralisée. 

Études référencées :

1. Zhang, M., Ma, X., Esguerra, J. L., et al. (2025). Vers des diodes électroluminescentes à pérovskite durables. Nature Sustainability. https://doi.org/10.1038/s41893-024-01503-7