Avancées dans les panneaux solaires transparents
Des scientifiques d’Allemagne et d’Autriche ont récemment annoncé qu’ils avaient réussi un test décisif pour la mise à l’échelle de la technologie solaire transparente. En effet, des modules organiques semi-transparents de plus grande taille ont montré des performances nettement supérieures à celles généralement observées dans ce type de technologie lorsqu’elle est étendue à des formats plus grands.
Ces dispositifs, fonctionnant comme du verre, pourraient transformer des bâtiments en sources d’électricité tout en laissant passer la lumière naturelle, sans obstruer la clarté de l’espace intérieur.
Détails de la recherche
Les recherches menées au Fraunhofer ISE en Allemagne, à l’Université de Freiburg et à l’Université d’Innsbruck en Autriche ont conduit à la création de panneaux photovoltaïques organiques semi-transparents ayant une taille de 32,6 pouces carrés (210,25 centimètres carrés) et affichant une efficacité de conversion de 9,3 %. Dans un rapport du magazine PV, il est indiqué que le meilleur des modules a combiné un taux de transmission visible de 43,2 % avec une efficacité d’utilisation de la lumière de 4,0 %. Ce dernier indicateur montre à la fois la quantité de lumière transmise et celle convertie en électricité.
Uli Würfel, l’un des chercheurs principaux, souligne que les panneaux photovoltaïques organiques semi-transparents n’avaient jusqu’alors produit d’excellents résultats que dans de très petites cellules de laboratoire. Il a précisé : « La clé de notre réussite réside dans l’innovation de notre empilement de cellules et la mise à l’échelle réussie des modules à des surfaces dépassant les 200 cm². Ce qui est particulièrement surprenant, c’est que nous sommes passés des cellules enrobées à petite échelle aux modules enrobés par la méthode slot-die sur des surfaces plus grandes sans perte notable de performance. »
Conception et potentiel
Les modules développés reposent sur une architecture qui associe une électrode supérieure sans métal à une électrode arrière réfléchissant la lumière infrarouge. Cette méthode de fabrication, connue sous le nom de slot-die coating, est jugée plus adaptée à la production à grande échelle que les techniques délicates utilisées en laboratoire traditionnel.
Si l’on parvient à produire ces technologies solaires semi-transparentes de manière fiable à des dimensions plus grandes, cela pourrait permettre d’intégrer des panneaux générant de l’électricité dans des fenêtres, des façades, des lucarnes et d’autres surfaces vitrées. Pour les villes et entreprises, cela signifierait des factures d’énergie réduites sans nécessiter d’espace supplémentaire pour la production d’électricité. En préservant la lumière naturelle, ces matériaux pourraient également rendre les espaces intérieurs plus lumineux tout en jouant un rôle dans la génération d’énergie.
Les chercheurs ont également testé des modules flexibles de petite taille, affichant une efficacité de 7,9 %, avec une utilisation moyenne de la lumière de 4,1 % et un taux de transmission visible de 52,1 %. Des contrôles de durabilité ont également été réalisés : les modules rigides plus petits ont été soumis à une illumination continue pendant plus de 1 000 heures, tandis que les versions flexibles ont supporté jusqu’à 1 275 cycles de flexion autour d’une tige de 15 mm.
Prochaines étapes et défis
Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la revue Joule, dans un article intitulé « Vers des photovoltaïques organiques semi-transparents à échelle ». Le principal enjeu qui se présente est d’augmenter la transparence des modules tout en maintenant l’efficacité.
Le groupe de recherche envisage également une production de type roll-to-roll, permettant ainsi la fabrication continue de films ou modules solaires sur des substrats flexibles. Si cette approche s’avère fructueuse, elle pourrait réduire les coûts et susciter davantage d’intérêt de la part des constructeurs et propriétaires d’immeubles à la recherche de nouvelles solutions d’énergie propre. Würfel a conclu en disant : « Les prochaines étapes consistent à améliorer encore la transmission visuelle et à transférer ces résultats vers la technologie de fabrication roll-to-roll. »
FAQ
Qu’est-ce que l’énergie solaire transparente ?
L’énergie solaire transparente désigne des dispositifs qui peuvent produire de l’électricité tout en laissant passer la lumière visible, permettant ainsi l’utilisation de surfaces vitrées comme des fenêtres ou des façades.
Comment les panneaux solaires semi-transparents sont-ils fabriqués ?
Les panneaux sont fabriqués à l’aide de la méthode de slot-die coating, qui est plus adaptée à la production de masse, par opposition à des techniques délicates appropriées pour les petits lots en laboratoire.
Quels sont les avantages des panneaux solaires transparents ?
Les principaux avantages incluent la production d’électricité tout en permettant la lumière naturelle d’entrer dans les bâtiments, ce qui contribue à réduire les factures d’énergie sans nécessiter d’espace supplémentaire.
Quelle est l’efficacité des modules solaires développés dans cette étude ?
Les nouvelles recherches indiquent une efficacité de conversion de 9,3 % pour des modules semi-transparents plus grands, et de 7,9 % pour des modules plus petits et flexibles.
Quelles sont les prochaines étapes de cette recherche ?
Les chercheurs se concentrent sur l’augmentation de la transparence des modules tout en conservant l’efficacité, ainsi que sur le développement de méthodes de production à grande échelle.
