Un premier pas vers des vitres photovoltaïques photochromiques

Publié par Redbran le 11/06/2020 à 13:00
Source: CEA IRIG

Crédit: IRIG/CEA
Une équipe du CEA, en collaboration avec l'Université Pablo de Olavide (Séville, Espagne) et l'entreprise suisse Solaronix, a inventé une nouvelle famille de colorants photochromes adaptés au photovoltaïque. Le résultat de ce travail ouvre la voie à des vitrages photovoltaïques dont la transparence (Un matériau ou un objet est qualifié de transparent lorsqu'il se laisse traverser par la...) s'adapte à la luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit...), une application intéressante notamment dans le bâtiment ou dans le secteur automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un...). Ces résultats ont fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) d'une publication dans Nature Energy le 8 juin 2020.

Les cellules solaires transparentes à colorant (Un colorant est une substance utilisée pour apporter une couleur à un objet à...) ont de nombreux atouts à faire valoir - faible coût, haute efficacité (14 %) même sous faible éclairement - mais elles se distinguent surtout de leurs concurrentes par leur couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes...) et leur transparence qui intéressent les architectes.

En proposant des cellules dont la transparence s'adapte à l'ensoleillement, les chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) interdisciplinaire (Un travail interdisciplinaire intègre des concepts provenant de différentes disciplines.) à Grenoble (Irig), ont réussi à trouver un compromis entre transparence et efficacité de conversion. Comme les lunettes photochromiques, ces cellules s'assombrissent sous fort éclairement pour produire de l'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la...) et s'éclaircissent dès que la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) du soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...) décline.

Les chercheurs ont développé des colorants photochromes de différentes couleurs pour intégrer ces cellules du futur. Leur formulation (La formulation est une activité industrielle consistant à fabriquer des produits...) et leur structure ont alors été optimisées afin de concilier photochromisme et effet photovoltaïque. Les cellules solaires photochromiques obtenues passent du jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même...) pâle à l'orangé, au rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait...) ou encore au vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde...) foncé sous forte luminosité, ce qui permet d'augmenter leur rendement photovoltaïque. Une cellule de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) active de 14 cm2 a ainsi produit 32,5 mW après coloration.

Les premiers résultats en termes de stabilité sont également très encourageants (au moins 50 jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) sans encapsulation (L'encapsulation en général est la notion de mettre une chose dans une autre. En imageant, on peut...), c'est-à-dire sans aucune protection sur la cellule). Il reste donc à optimiser la stabilité de ces cellules et les vitesses de transition entre faible et forte luminosités.

Ces travaux, menés dans l'UMR Systèmes moléculaires et nanomatériaux pour l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) et la santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste...) (SyMMES, CEA-CNRS-UGA) sont soutenus par l'ANR (programme OH-risque) et par une bourse ERC Advanced Grant qui a débuté en septembre 2019.


Les cellules solaires photochromiques passent du jaune pâle à l'orangé, au rouge ou encore au vert foncé sous forte luminosité, augmentant du même temps leur rendement photovoltaïque.
Crédit: IRIG/CEA.

Références:
Huaulmé Q, Mwalukuku VM, Joly D, Liotier J, Kervella Y, Maldivi P, Narbey S, Oswald F, Riquelme AJ, Anta JA and Demadrille R
Photochromic dye-sensitized solar cells with light-driven adjustable optical transmission and power conversion efficiency.
Nature Energy, 2020.

Voir aussi:
- News (NeWS est un système de fenêtrage conçu par James Gosling (qui a contribué...) & Views
- Behind the paper
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