Il s’agit, probablement, de l’une des plus grandes avancées (de mémoire récente) dans le secteur de l’énergie solaire. Des ingénieurs ont mis au point une cellule photovoltaïque semi-transparente qui offre un niveau d’efficacité viable, et qui pourrait transformer les fenêtres en véritables panneaux solaires capables de produire d’excellents niveaux d’énergie.
Un rendement de conversion de 17% !
Selon la dernière étude en la matière, deux mètres carrés de cellules solaires à pérovskite (PSC) de la prochaine génération suffiraient à produire environ autant d’électricité qu’un panneau solaire standard, soit environ 140 watts par mètre, si elles étaient teintées au même degré que les fenêtres commerciales vitrées actuelles.
Les fenêtres à cellules solaires sont un sujet sur lequel les chercheurs travaillent depuis des années, mais jusqu’à présent, personne n’a vraiment atteint le point idéal en termes d’efficacité, de stabilité et de coût. L’équipe à l’origine de ce nouveau projet affirme qu’elle est plus proche que jamais d’y parvenir.
« Le rendement de conversion des toits solaires se situe entre 15 et 20 % », explique Jacek Jasieniak, chimiste spécialiste des matériaux à l’université de Monash en Australie. « Les cellules semi-transparentes ont un rendement de conversion de 17 %, tout en transmettant plus de 10 % de la lumière entrante, donc elles sont en plein dans la zone. C’était un rêve de longue date d’avoir des fenêtres qui génèrent de l’électricité, et maintenant cela semble possible ». Cette nouvelle cellule photovoltaïque pourrait être meilleure que le panneau solaire aérovoltaïque.
Le problème de stabilité globale est résolu
Au centre de ces travaux se trouve le remplacement d’un composant clé de la cellule solaire (Spiro-OMeTAD pour être technique) par un polymère spécialement développé, basé sur un semi-conducteur organique, qui augmente la stabilité globale.
Cette stabilité est cruciale pour les matériaux qui sont exposés au soleil toute la journée. Ajoutez à cela les récentes augmentations de rendement des CSP et vous comprendrez pourquoi cette technologie solaire en plein essor devient de plus en plus attrayante sur le plan commercial.
Cependant, vous ne pourrez pas regarder à travers une fenêtre parfaitement claire et en tirer le maximum d’efficacité énergétique. Il reste à trouver un équilibre entre opacité et efficacité. « Il y a un compromis à trouver », déclare Jasieniak. « Les cellules solaires peuvent être rendues plus ou moins transparentes. Plus elles sont transparentes, moins elles produisent d’électricité, ce dont les architectes doivent tenir compte ».
Bien qu’il s’agisse d’un grand pas en avant, il faudra peut-être un certain temps (jusqu’à 10 ans) avant que la technologie ne soit commercialisée et mise à l’échelle. Les scientifiques travaillent avec des partenaires commerciaux pour essayer d’inclure les cellules solaires dans les futurs plans de construction.
Selon l’équipe responsable de cette étude, les bâtiments de plusieurs étages où le vitrage est déjà coûteux seront probablement les premiers bénéficiaires, car l’ajout de la technologie des cellules solaires ne coûtera pas un gros montant supplémentaire (sans oublier les économies d’électricité).
Parmi les pistes que les chercheurs explorent actuellement figure la combinaison d’une couche de cellules solaires en pérovskite avec une couche de cellules solaires organiques (le type le plus traditionnel) pour combiner les avantages des deux. « Ces cellules solaires signifient un grand changement dans la façon dont nous pensons aux bâtiments et àleur fonctionnement », déclare Jasieniak. « Jusqu’à présent, chaque bâtiment a été conçu en partant du principe que les fenêtres sont fondamentalement passives. Maintenant, elles vont produire activement de l’électricité ».