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Des vitres semi-transparentes pour remplacer les panneaux solaires

Immeuble de verre wikimedia commons

L’idée de concevoir des cellules photovoltaïques semi-transparentes et de les incorporer dans des surfaces vitrées n’a rien de nouveau. Mais les prototypes réalisés jusqu’à aujourd’hui présentaient de nombreux défauts. Des chercheurs australiens semblent avoir trouvé la bonne formule.

Des cellules photovoltaïques semi-transparentes peuvent être incorporées dans les vitres et avoir un impact considérable à la fois sur l’architecture, l’urbanisation et la production d’électricité renouvelable. Deux mètres carrés de «fenêtres solaires» produiraient autant d’électricité qu’un panneau solaire traditionnel sur un toit. C’est ce qu’affirme une étude dont les conclusions sont publiées dans la revue scientifique Nano Energy.

Les chercheurs dirigés par le Professeur Jacek Jasieniak, du centre de recherche australien Exciton Science, ont réussi à fabriquer des cellules photovoltaïques à pérovskites de nouvelle génération qui produisent de l’électricité tout en laissant passer la lumière. Les pérovskites sont des minéraux rares ayant une structure cristalline. Cette nouvelle technologie pourrait être incorporée à des vitres vendues dans le commerce et les chercheurs australiens se sont associés pour cela au plus important fabricant de verre du pays Viridian Glass. En transformant les fenêtres en panneaux solaires, cette technologie peut révolutionner la conception même des bâtiments et des villes.

Une vieille idée et une nouvelle technologie

L’idée de concevoir des cellules photovoltaïques semi-transparentes et de les incorporer dans des surfaces vitrées n’a rien de nouveau. Mais jusqu’à aujourd’hui les découvertes et les expériences ont échoué parce qu’elles étaient très coûteuses, instables et peu efficaces. L’étude australienne récente a eu une approche différente. Elle a utilisé un semi conducteur organique intégré dans un polymère qui remplace un composant classique d’une cellule photovoltaïque à pérovskites connu sous le nom de Spiro-OMeTAD. Ce composant pose de nombreux problèmes de détérioration des performances des prototypes semi-transparents. Parvenir à remplacer ce composant donne des résultats apparemment spectaculaires.

«Les panneaux solaires ont un taux de conversion de l’énergie solaire compris entre 15 et 20%. Nos cellules semi-transparentes ont un taux de conversion de 17% tout en transmettant plus de 10% de la lumière, nous sommes là où nous voulons être», explique Jacek Jasieniak. «Avoir des fenêtres qui produisent de l’électricité est un rêve ancien, il semble maintenant possible.» Il a ajouté qu’avoir des vitres solaires teintées comme la plupart des vitres commerciales vendues aujourd’hui leur permettrait de produire 140 watts d’électricité par mètre carré.

Sur le marché dans moins de dix ans

Co-auteur de l’étude, le Docteur Anthony Chesman du CSIRO, l’agence publique australienne de recherche scientifique, explique qu’ils travaillent maintenant à l’industrialisation du processus de fabrication des cellules photovoltaïques semi-transparentes. «Nous développons un processus industriel à grande échelle qui peut être facilement transféré à l’industrie ce qui permettra aux fabricants d’adopter la technologie.»

Il y a évidemment la question essentielle du coût des vitres solaires. Pour les  chercheurs, il sera marginal, notamment dans un premier temps pour les vitres de grande taille des tours modernes. Prudent, le Professeur Jacek Jasieniak estime que des vitres semi-transparentes et produisant de l’électricité avec la technologie qu’ils ont inventé seront installées dans des immeubles et des habitants «dans moins de dix ans».

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