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Photovoltaïque : de nouvelles cellules transparentes pour fenêtres

Un groupe de chercheurs de l’Ucla, en Californie, annonce avoir créé d'une nouvelle cellule photovoltaïque. Une concrétisation des travaux menés par plusieurs laboratoires dans le monde afin d'améliorer les cellules solaires en polymères transparents. Le but est toujours le même : rendement meilleur pour un coût de fabrication plus bas.

Depuis toujours le Soleil est la source d'énergie de la biosphère sur Terre. Charbon et pétrole n'ont été que des sources secondaires pour l'humanité puisque les organismes morts, dont ils proviennent, tiraient leur énergie du Soleil. On essaie désormais d'utiliser cette source en produisant des cellules photovoltaïques. © Soho - EIT Consortium, Esa, Nasa Depuis toujours le Soleil est la source d'énergie de la biosphère sur Terre. Charbon et pétrole n'ont été que des sources secondaires pour l'humanité puisque les organismes morts, dont ils proviennent, tiraient leur énergie du Soleil. On essaie désormais d'utiliser cette source en produisant des cellules photovoltaïques. © Soho - EIT Consortium, Esa, Nasa

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On parle de plus en plus de l’utilisation d'hydrogène comme source d’énergie pour remplacer le pétrole, plus précisément l’essence de nos voitures. Cependant, l’hydrogène n’est pas une source d’énergie primaire, il faut de l’électricité pour en fabriquer de grandes quantités avec de l’eau. On ne fait donc que déplacer le problème. L'enjeu est de trouver une nouvelle source d’énergie. L’une des plus prometteuses est évidemment l’énergie solaire. Pour la convertir en électricité, on a proposé diverses technologies, l'une des plus innovantes serait la photosynthèse artificielle.

Mais celle qui apparaît la plus facile à améliorer pour répondre à la croissance rapide des besoins en énergie de l’humanité est sans doute la cellule photovoltaïque. Pour le moment, les rendements sont encore peu élevés et les coûts de fabrication pas assez bas. Ainsi, les cellules en silicium commerciales n'ont-elles un taux de conversion que de 15 % (un taux record de 40 % a été atteint en laboratoire cependant). Il n’est donc guère envisageable de se passer, à très court terme, du pétrole en utilisant ces cellules, pour de simples raisons économiques.

Deux exemples des nouveaux polymères transparents capables de faire de la conversion photovoltaïque. Ils absorbent l'énergie dans l'infrarouge. © 2012 UC Regents
Deux exemples des nouveaux polymères transparents capables de faire de la conversion photovoltaïque. Ils absorbent l'énergie dans l'infrarouge. © 2012 UC Regents

On cherche alors à faire baisser les prix et à augmenter les rendements avec de nouvelles cellules qui ne sont pas basées sur le silicium mais, par exemple, sur des polymères organiques. Des matières plastiques souples sont de bons candidats. On pourrait facilement les plaquer sur diverses surfaces comme des murs de maisons, des voitures, des ordinateurs ou même des coques de téléphones portables.

De fait, la société Wysips (à prononcer ouaïe-sips, pour what you see is a photovoltaic surface, « ce que vous voyez est photovoltaïque ») se propose de commercialiser de telles cellules solaires pour alimenter des téléphones. Cerise sur le gâteau, le polymère utilisé apparaît comme transparent. On est donc en présence d’un des éléments des téléphones du futur, comme le Morph de Nokia.

La nanotechnologie, clé des nouvelles cellules photovoltaïques

Bien connue pour, entre autres, ses recherches sur des polymères photovoltaïques transparents, l'équipe de chercheurs dirigée par Yang Yang, de l’université de Californie à Los Angeles, vient encore de frapper. Elle a publié un nouvel article sur les cellules solaires transparentes dans ACS Nano.

Cette cellule photovoltaïque apparaît comme transparente à 70 % dans le visible. Elle absorbe son énergie dans la bande infrarouge avec un taux de conversion de 4 %. C’est encore faible mais si l’on tient compte du fait qu’il faut faire un compromis entre transparence, rendement et prix de fabrication, c’est au final une avancée, selon les chercheurs. Pour fabriquer cette cellule, plusieurs ingrédients ont été nécessaires dont des nanoparticules en dioxyde de titane et des nanofilaments en argent. Il s’agit donc d’une application de la nanotechnologie.

Dans un avenir proche, les fenêtres des maisons et des immeubles seront peut-être recouvertes de ces plastiques transparents, assurant une partie de la production de l'électricité utilisée.


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