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 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 de référence substitué par une diphénylamine, ces nouveaux colorants présentent un meilleur rendu des couleurs dans le spectre visible, une large absorption, ainsi qu’une cinétique 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 varie de 66% à 50% et produisant une puissance de 14 mW. L’indice de rendu des couleurs est supérieur à 95 quel que soit l’état de coloration des cellules (voir Figure).
Ces résultats démontrent que l'ingénierie moléculaire des photosensibilisateurs photochromiques est une stratégie 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 et dont la transmission de la lumière s'ajuste d'elle-même aux conditions de luminosité, tout en assurant le confort visuel des utilisateurs.
Travaux soutenus par le programme de recherche et d'innovation Horizon 2020 de l'Union européenne (convention de subvention numéro 832606 ; projet PISCO).