Les panneaux solaires transparents : c’est efficace !

La lumière du soleil retranscrite en énergie, tout en permettant à cette dernière de rentrer dans l’immeuble ou l’habitacle (d’une auto futuriste) : c’est possible mais très compliqué à mettre en œuvre. Or, c’est pourtant ce que promettent les panneaux photovoltaïques transparents et semi-transparents, dont des experts de l’Université du Michigan (USA) ont optimisé les rendements jusqu’à franchir le seuil des huit pourcents tout en conservant un excellent taux de transparence. Les conclusions de leurs travaux sont apparus dans les comptes-rendus de l’Académie nationale des sciences des USA (PNAS), à la mi-août.

L’utilisation de silicium et de cellules organiques

En règle générale, les panneaux solaires sont faits d’une multitude de formes de silicium. Ce matériau présente l’avantage d’offrir de très bons rendements allant de 10 à 25 %. Le principal point faible du silicium est qu’il mobilise la totalité de la lumière engendrée par le soleil. Ainsi, il est opaque. Par contre, avec les cellules photovoltaïques conçues par les experts de l’Université du Michigan, une partie de l’énergie du soleil est capturée tout en laissant la possibilité à la lumière de pouvoir passer.

Cela est possible grâce à l’usage d’un polymère organique, élément transparent à la lumière visible mais pouvant capturer l’énergie solaire produite dans le proche infrarouge, imperceptible pour l’humain.

Mêlant forte transparence et réelle efficacité, ces cellules photovoltaïques sont une franche réussite. Or, il s’agit d’une association vraiment compliquée, puisque si on veut obtenir un rendement photovoltaïque optimal, il est nécessaire d’absorber une grande quantité de lumière. Cependant, si on absorbe énormément de lumière, il n’y a plus de transparence. Il faut savoir que les meilleures cellules solaires organiques, lorsqu’elles sont opaques, vont jusqu’à près de 17 pourcents de rendement en laboratoire.

Panneaux solaires transparents : un dosage parfait !

Au final, tout est question de dosage. Afin d’obtenir une efficacité optimale de 8,1 % tout en conservant une bonne transparence des vitres solaires, ne devant pas trop teinter ou trop assombrir les lieux, les experts américains ont notamment effectué un travail d’optimisation de leurs éléments. Ce dernier a concerné le polymère, les électrodes ou encore les filtres (le rôle de ces parties est la concentration de la lumière ou au contraire son passage).

Autre succès : les experts ont également conçu une teinte neutre : une cellule ne concevant pas de coloration et conservant une teinte agréable pour la vision humaine. Pour cela, ils se sont servis d’une teinte verte plus légère. Il s’agit d’une autre version de leur cellule, ne se servant pas cette fois-ci d’une électrode d’indium et d’étain, mais d’une électrode d’argent. Grâce à elle, le rendement est beaucoup plus conséquent : 10,8 %.

Vers des usages dans le BTP et l’automobile

Depuis plus de 50 ans, le marché des vitres solaires est porté par un dynamisme conséquent. Les domaines d’applications pour de telles vitres sont nombreux, avec notamment les immeubles et les voitures futuristes.

À l’heure actuelle, énormément de bâtiments sont en verre. Or, ces façades sont inutiles et peuvent engendrer des coûts énergétiques conséquents. Ainsi, les vitres solaires pourraient permettre de profiter de deux points forts : filtrer une partie de la lumière émise par le soleil et, grâce à elle, produire de l’énergie électrique dans le but d’alimenter des équipements comme par exemple des climatisations.

Un seul défaut est à signaler : les rendements sont définis sur des toutes petites surfaces, faisant exactement quatre millimètres carrés. Pour des surfaces plus conséquentes, les rendements calculés sont certainement plus bas, ce qui veut dire qu’il y a encore du travail afin d’obtenir une échelle industrielle. Néanmoins, les recherches dans le domaine du solaire organique et ses technologies concurrentes se développent très rapidement. Ainsi, les records risquent de tomber au fil des années et les applications vont sans aucun doute se multiplier dans les années à venir.