Les vitres de nos fenêtres pourraient-elles produire de l'électricité dans le futur ? La réponse est oui car les cellules solaires à colorants sont à la fois peu coûteuses, peuvent avoir un bon rendement et… être partiellement transparentes.
Cependant, est-il possible d'optimiser leur performance sans sacrifier la luminosité de nos logements ? La réponse est encore oui, car les chercheurs du CEA-Irig développent des cellules solaires à colorant photochrome qui s'adaptent à l'éclairement. En conditions de fort ensoleillement, la cellule s'obscurcit légèrement et produit davantage d'électricité qu'en conditions de faible ensoleillement, pour lesquelles la transparence du vitrage est maximale.
Un dernier point doit être examiné : un vitrage « coloré » permet-il de percevoir toute la palette des couleurs du monde extérieur ?
Un nouveau colorant élaboré par ingénierie moléculaire
Pour que la réponse reste affirmative, les scientifiques ont élaboré, grâce à l'ingénierie moléculaire et à des modélisations, un colorant photochrome qui atténue de manière plus homogène les longueurs d'onde perceptibles par l'œil humain, que l'éclairement soit fort ou faible.
En utilisant un motif carbazole dans un colorant photochrome de la famille des diphényl-naphtopyrannes, ils ont obtenu :
- un meilleur rendu des couleurs dans le spectre visible,
- une large absorption permettant d'atteindre un rendement de 3 %,
- une cinétique de décoloration plus rapide quand l'éclairement solaire diminue (1 à 2 heures au lieu de 16 heures, pour la précédente génération de colorants).
Ils ont fabriqué un mini-module solaire semi-transparent avec une surface active de 14 cm2 dont la transparence varie de 66 % à 50 % et qui produit une puissance de 14 mW. L'indice de rendu des couleurs est supérieur à 95 quel que soit l'état de coloration des cellules (au lieu d'un indice voisin de 60 obtenu jusqu'alors).
Les chercheurs visent à terme un rendement de 10 % en optimisant les électrodes et l'électrolyte de la cellule solaire et une amélioration de la stabilité des colorants au cours du temps.
Ces travaux ont été réalisés dans le cadre d'un projet Horizon 2020 de l'Union européenne (PISCO).