Des chercheurs de l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA) ont développé une nouvelle cellule solaire translucide qui offre aux fenêtres des maisons et autres bâtiments la capacité de produire de l’électricité, tout en permettant aux gens de voir à travers. L’étude est publiée dans la revue ACS Nano.
L’équipe de l’UCLA décrit un nouveau type de cellule solaire polymère (PSC) qui produit de l’énergie en absorbant principalement la lumière infrarouge – non pas la lumière visible – ce qui donne une transparence de 70% aux cellules pour l’œil humain. Ils ont conçu l’appareil à partir d’un plastique photoactif qui convertit la lumière infrarouge en un courant électrique.
« Ces résultats ouvrent la possibilité pour les cellules solaires transparentes polymères d’être ajoutées à du matériel électronique portable, de concevoir des fenêtres photovoltaïques intelligentes et intégrées au bâtiment et d’autres applications », a déclaré le responsable de l’étude Yang Yang, professeur à l’UCLA en science et Génie des matériaux, qui est également directeur de la Nano Renewable Energy Center au California NanoSystems Institute (CNSI).
Yang, qui est aussi titulaire de la chaire Carol and Lawrence E. Tannas Jr., en ingénierie, a ajouté qu’il y aura un intense intérêt dans le monde entier pour les cellules polymères solaires. « Nos nouveaux PSCs sont fabriqués à partir de plastiques, qui sont des matériaux légers et flexibles », a-t-il dit. « Plus important encore, elles peuvent être produites en grande quantité et à faible coût ».
Elles ont attiré une grande attention en raison de leurs avantages par rapport aux technologies concurrentes. Les scientifiques ont également intensément étudié le potentiel de ce matériel pour de plus larges applications, telles l’amélioration de leurs performances ou l’intégration dans le domaine du bâtiment, ou encore dans des appareils portables en tant que chargeur photovoltaïque (PV).
Auparavant, de nombreuses tentatives ont été réalisées en vue de démontrer le fonctionnement des PSCs transparents ou semi-transparents. Cependant, ces démonstrations aboutirent souvent à des matériels avec une faible efficacité dans la récupération de la lumière, parce que les matières polymères PV appropriées et des conducteurs transparents efficaces n’avaient pas été bien déployés dès la conception du dispositif et sa fabrication.
Une équipe de chercheurs de l’UCLA, provenant de l’Institut NanoSystems de Californie, de l’École d’Ingénierie et des Sciences Appliquées Henry Samueli et du Département de Chimie et de Biochimie, a mis à profit les compétences de chacun en développant des cellules solaires polymères dans le proche-infrarouge, hautement performantes et avec une plus grande aisance dans le procédé de fabrication. Ces travaux ont pu aboutir grâce à l’incorporation d’un polymère sensible à la lumière proche de l’infrarouge et en utilisant des films composites de nanofils d’argent dans les électrodes transparentes supérieures.
Le polymère photoactif proche-infrarouge absorbe la lumière qui est la plus proche de l’infrarouge mais il est moins sensible à la lumière visible – un équilibre entre la performance du solaire et la transparence de la région de longueur d’onde visible.
Une autre percée provient de ce conducteur transparent constitué d’un mélange d’argent et de nanofil de nanoparticules de dioxyde de titane, qui a été en mesure de remplacer l’électrode métallique opaque utilisée dans le passé. Cette électrode composite permet également aux cellules solaires d’être fabriquées économiquement par une solution de traitement. Avec cette combinaison, 4% de la conversion puissance-efficacité a été réalisée.
« Nous sommes enthousiasmés par cette nouvelle invention sur des cellules solaires transparentes, qui s’applique à nos récents progrès réalisés pour des fenêtres transparentes conductrices (également publié dans ACS Nano) », a déclaré Paul S.Weiss, directeur du CNSI et à la Chaire Fred Kavli de NanoSystems Sciences.
Citations de l’Université de Californie (UCLA)
Crédit image À-la-Une : Cellule Solaire Transparente –
Cellules Solaires à base d’un polymère transparent, produites par une solution de traitement © UCLA
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