Des cellules solaires et vitrages capables de changer de couleur

Publié par Adrien le 26/11/2023 à 08:00
Source: CEA IRIG
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Depuis les années 1990, des technologies photovoltaïques alternatives au silicium se développent (pour des applications diverses dans les bâtiments, les transports ou l'agriculture sous serre). Ainsi, les chercheurs de l'Irig développent des cellules solaires à base de colorants et viennent de réaliser une cellule photochromique qui s'opacifie sous illumination, tout en restituant fidèlement les couleurs. Ce phénomène étant réversible, il ouvre la porte à des utilisations dans le domaine des vitrages à propriétés optiques dynamiques pour des applications diverses dans les bâtiments, les transports (Le transport, du latin trans, au-delà, et portare, porter, est le fait de porter quelque chose, ou...) ou l'agriculture sous serre.


Les chercheurs de l'Irig ont développé et caractérisé des cellules solaires à base de colorants photochromiques de la famille des diphényl-naphtopyrannes substitués par un motif carbazole. Comparés au colorant (Un colorant est une substance utilisée pour apporter une couleur à un objet à...) de référence substitué par une diphénylamine (La diphénylamine est une amine de formule brute C12H11N.), ces nouveaux colorants présentent un meilleur rendu des couleurs dans le spectre visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre...), une large absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par...), ainsi qu'une cinétique (Le mot cinétique fait référence à la vitesse.) de décoloration plus rapide.

Les résultats montrent un rendement jusqu'à 3%. De plus, les chercheurs ont fabriqué un mini-module solaire semi-transparent avec une surface active de 14 cm2 dont la transparence (Un matériau ou un objet est qualifié de transparent lorsqu'il se laisse traverser par la...) varie de 66% à 50% et produisant une puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) de 14 mW. L'indice de rendu des couleurs est supérieur à 95 quel que soit l'état de coloration des cellules (voir Figure).


Figure: Transmittance de la lumière visible par la cellule solaire intégrée dans un mini-module semi-transparent ; en gris apparait son spectre de réponse photopique pour l'oeil humain. A droite, exemple de rendu photographique d'un papillon au travers du mini-module de 23 cm2 (1) avant activation (Activation peut faire référence à :) de la coloration et (2) après activation.

Ces résultats démontrent que l'ingénierie moléculaire des photosensibilisateurs photochromiques est une stratégie (La stratégie - du grec stratos qui signifie « armée » et ageîn qui signifie...) pertinente pour le développement de cellules solaires semi-transparentes avec des propriétés optiques dynamiques. Il est aujourd'hui possible de concevoir des cellules solaires transparentes capables de changer de couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes...) et dont la transmission de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) s'ajuste d'elle-même aux conditions de luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit...), tout en assurant le confort visuel des utilisateurs.

Références

Fauvel S, Riquelme A, Andrés Castán J-M, Mwalukuku V, Kervella Y, Kumar Challuri V, Sauvage F, Narbey S, Maldivi P, Aumaître C and Demadrille R
Push-pull photochromic dyes for semi-transparent solar cells with light-adjustable optical properties and high color-rendering index.
Chemical Science 2023.
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