En août 2014, des chercheurs de la Michigan State University ont créé un concentrateur solaire entièrement transparent, qui pourrait transformer n’importe quelle fenêtre ou feuille de verre (comme l’écran de votre smartphone) en cellule solaire photovoltaïque. Contrairement à d’autres cellules solaires « transparentes » dont nous avons parlé par le passé, celle-ci est vraiment transparente, comme vous pouvez le voir sur les photos tout au long de cette histoire. Selon Richard Lunt, qui dirigeait les recherches à l’époque, l’équipe était convaincue que les panneaux solaires transparents pouvaient être déployés efficacement dans un large éventail de contextes, qu’il s’agisse de « grands bâtiments avec beaucoup de fenêtres ou de tout type d’appareil mobile exigeant une qualité esthétique élevée, comme un téléphone ou un lecteur électronique. »
Maintenant, Ubiquitous Energy, une startup du MIT dont nous avons parlé pour la première fois en 2013, se rapproche de la commercialisation de ses panneaux solaires transparents. Lunt a cofondé l’entreprise et reste professeur adjoint de génie chimique et de science des matériaux à l’université d’État du Michigan. Essentiellement, ce qu’ils font, c’est qu’au lieu de réduire les composants, ils modifient la façon dont la cellule absorbe la lumière. La cellule récolte sélectivement la partie du spectre solaire que nous ne pouvons pas voir avec notre œil, tout en laissant passer la lumière visible régulière.
Scientifiquement, un panneau solaire transparent est en quelque sorte un oxymore. Les cellules solaires, plus précisément le type photovoltaïque, produisent de l’énergie en absorbant des photons (lumière du soleil) et en les convertissant en électrons (électricité). Cependant, si un matériau est transparent, par définition, cela signifie que toute la lumière traverse le support pour atteindre le fond de l’œil. C’est pourquoi les cellules solaires transparentes précédentes n’étaient en fait que partiellement transparentes – et, pour ajouter l’insulte à l’injure, elles projettent généralement elles aussi une ombre colorée.
Les sels organiques absorbent les UV et les infrarouges, et émettent des infrarouges – des processus qui se produisent en dehors du spectre visible, de sorte qu’il semble transparent.
Pour contourner cette limitation, les chercheurs du Michigan State utilisent une technique légèrement différente pour recueillir la lumière du soleil. Au lieu d’essayer de créer une cellule photovoltaïque transparente (ce qui est quasiment impossible), ils utilisent un concentrateur solaire luminescent transparent (TLSC). Le TLSC se compose de sels organiques qui absorbent des longueurs d’onde non visibles spécifiques de la lumière ultraviolette et infrarouge, qu’ils luminescent ensuite sous la forme d’une autre longueur d’onde de lumière infrarouge (également non visible). Cette lumière infrarouge émise est guidée vers le bord du plastique, où de fines bandes de cellules solaires photovoltaïques classiques la convertissent en électricité.
Si vous regardez bien, vous pouvez voir quelques bandes noires le long des bords du bloc de plastique. Mais sinon, le matériau organique actif – et donc l’essentiel du panneau solaire – est très transparent. (Lire : La fission solaire singlet contourne les lois de la physique pour augmenter le rendement de l’énergie solaire de 30 %.)
Le prototype TLSC a actuellement un rendement d’environ 1 %, mais ils pensent que 10& devraient être possibles une fois la production lancée. Les concentrateurs luminescents non transparents (qui baignent la pièce dans une lumière colorée) ont un rendement maximal d’environ 7 %. En soi, ces chiffres ne sont pas énormes, mais à plus grande échelle – chaque fenêtre d’une maison ou d’un immeuble de bureaux – les chiffres s’additionnent rapidement. Et bien que nous ne parlions probablement pas d’une technologie capable de faire fonctionner votre smartphone ou votre tablette indéfiniment, le remplacement de l’écran de votre appareil par un TLSC pourrait vous rapporter quelques minutes ou heures d’utilisation supplémentaires sur une seule charge de batterie.
« Cela ouvre un grand espace pour déployer l’énergie solaire de manière non intrusive », a déclaré Lunt dans une interview avec le blog Today de Michigan State. « Il peut être utilisé sur de grands bâtiments avec beaucoup de fenêtres ou tout type d’appareil mobile qui exige une haute qualité esthétique comme un téléphone ou un lecteur électronique. En fin de compte, nous voulons faire des surfaces de récolte solaire dont vous ne savez même pas qu’elles sont là. »
Les chercheurs – et Ubiquitous Energy – sont convaincus que la technologie peut être mise à l’échelle de toutes les applications industrielles et commerciales importantes, jusqu’aux appareils grand public, tout en restant abordable. Jusqu’à présent, l’un des plus grands obstacles à l’adoption à grande échelle de l’énergie solaire est la nature intrusive et laide des panneaux solaires – évidemment, si nous pouvons produire de grandes quantités d’énergie solaire à partir de feuilles de verre et de plastique qui ressemblent à des feuilles de verre et de plastique normales, alors ce serait incroyable.
Pour en savoir plus, lisez Comment fonctionnent les cellules solaires ?
Sebastian Anthony a rédigé la version originale de cet article. Il a depuis été mis à jour avec de nouvelles informations.
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