Publié le 12/12/2022  Dans : Energie  0 Commentaire   Vu 133 fois

Cellules photovoltaïques transparentes: l’avenir est clair

L’UE a amorcé sa transition vers un système énergétique propre, abordable, durable et compétitif. Les énergies renouvelables comme l’énergie solaire jouent un rôle décisif dans cette transition et aident l’UE à s’affranchir des combustibles fossiles.

Afin de maximiser la part des énergies renouvelables dans l’approvisionnement énergétique des secteurs du bâtiment et des rues urbaines, il convient d’intensifier le déploiement du photovoltaïque (PV). «Il faut privilégier, dans la mesure du possible, l’installation de panneaux solaires sur des surfaces construites, afin d’éviter l’artificialisation des sols ou l’utilisation des terres/la réduction des espaces naturels. L’intégration des modules PV n’a pas toujours rencontré un franc succès sur le plan esthétique, ce qui suscite des problèmes d’acceptation sociale chez les décideurs et/ou le grand public», fait remarquer Frédéric Sauvage, directeur de recherche au Centre national de la recherche scientifique (CNRS) en France et coordinateur du projet.

Cela est dû au fait que les technologies photovoltaïques sont opaques ou semi-transparentes et qu’elles ne peuvent être installées que sur des toits ou des façades non ou semi-transparentes.

C’est ici qu’entre en jeu le projet IMPRESSIVE, financé par l’UE, qui a entrepris de relever le défi de mettre au point des cellules PV transparentes pouvant être intégrées à grande échelle, notamment en tant que fenêtres dans les bâtiments. «Notre objectif était de développer une technologie PV totalement non intrusive: agréable sur le plan esthétique et complètement transparente et incolore, tout en étant efficace et peu onéreuse», ajoute Frédéric Sauvage.

Pérovskites à large bande interdite et cellules solaires sensibilisées aux colorants

L’ambition d’IMPRESSIVE était de créer une technologie PV capable de convertir sélectivement la lumière au-delà de la sensibilité de l’œil humain. Pour ce faire, le projet a mis au point deux absorbeurs: un absorbeur UV efficace à base de cellules solaires à pérovskite; et un absorbeur proche infrarouge (PIR) fondé sur des cellules solaires sensibilisées aux colorants. Ces deux absorbeurs ont ouvert la voie à un affichage PV en tandem totalement transparent et incolore.

«Ainsi combinées, ces technologies convertissent l’énergie solaire avec un rendement de conversion électrique (RCE) de 14 % et un niveau de transmittance visible moyenne (TVM) supérieur à 55 %. La technologie distincte permet d’obtenir un RCE pouvant atteindre 8 % et un niveau de TVM s’élevant à 80 %, soit des caractéristiques équivalentes à celles d’une fenêtre double vitrage», confirme Frédéric Sauvage.

Une fenêtre produisant une électricité complètement décarbonée

IMPRESSIVE a démontré que la pérovskite UV semi-transparente était capable d’atteindre un RCE de plus de 10 % et une TVM d’environ 60 %. «Nous avons montré, grâce à notre composition particulière et à notre architecture de dispositif, que nous pouvons réussir le protocole de test de vieillissement accéléré IEC61646, qui constitue un écueil important à surmonter sur le chemin qui mène à l’industrialisation», souligne Frédéric Sauva

En parallèle, le CNRS a breveté une nouvelle famille de nouveaux sensibilisateurs sélectifs du PIR qui délivre des performances et une stabilité accrues et présente une excellente transparence lorsque ceux-ci sont intégrés dans des cellules solaires sensibilisées aux colorants spécialement optimisées.

«Notre fenêtre PV permet de réduire l’utilisation de la climatisation en été et du chauffage en hiver dans les immeubles et les maisons, grâce à sa technologie embarquée qui présente une absorption spécifique dans une partie du PIR (800-1000 nm) et une réflectivité dans l’autre région du PIR (> 1000 nm). Nous proposons une fenêtre qui produit une électricité complètement décarbonée grâce à lumière du soleil», conclut Frédéric Sauvage.

Par rapport à la technologie PV produite à l’heure actuelle, qui exige des monocristaux de haute qualité et comporte de nombreuses étapes de purification sous vide et/ou à haute température (> 1000 °C), la technologie d’IMPRESSIVE est un processus de solution, qui est dès lors plus écologique en termes de durée d’amortissement, inférieure à 3 mois, et d’émissions de CO2.

Poursuivant l’objectif de remplacer les fenêtres passives par des fenêtres productrices d’électricité, le projet s’emploie sans relâche à améliorer les performances de ces deux technologies et à faire mûrir cette technologie photovoltaïque claire afin qu’elle atteigne le stade de l’industrialisation.


Source: ground-breakIng tandeM of transPaRent dyE SenSitIsed and peroVskite solar cElls - Résultats de la recherche de l'UE.

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