Moins de 5% de perte : l’évolution colorée de l’énergie solaire

Alors que la technologie et l’esthétique se rencontrent de plus en plus, une équipe de recherche sud-coréenne offre une solution alliant rendement énergétique et design. Découvrez comment la science derrière les cellules solaires transparentes à couleurs variables est sur le point de secouer le secteur de l’énergie solaire.

Une équipe de recherche dirigée par le Dr Jung-dae Kwon, du Département de l’Énergie et des Matériaux Électroniques au Korea Institute of Materials Science (KIMS), a mis au point une cellule solaire en film mince transparent sur un substrat flexible. Ce nouveau type de cellule solaire est unique en ce qu’il peut refléter différentes couleurs sans nuire significativement à l’efficacité de la cellule.

Il s’agit d’une technologie qui permet d’obtenir une couleur réfléchissante avec un seul matériau en incorporant périodiquement de l’hydrogène dans un matériau d’oxyde de zinc dopé à l’aluminium, qui est une électrode transparente, afin d’induire une différence d’indice de réfraction.

En concevant un film mince multicouche avec une différence d’indice de réfraction extrêmement faible, inférieure à 5 %, la perte de réflexion dans la région de la lumière visible absorbée par le dispositif de cellule solaire a été minimisée.

Il peut être appliqué à divers absorbeurs pour les cellules solaires à couche mince, car il ne réduit pratiquement pas l’efficacité de la cellule solaire en raison de la mise en œuvre de la couleur.

Applications multifonctionnelles

Cette avancée a des implications majeures pour les domaines du BIPV (Building Integrated Photo Voltaic) et du VIPV (Vehicle Integrated Photo Voltaic). Elle est considérée comme un jalon dans l’amélioration de l’esthétique des cellules solaires transparentes en film mince sur des substrats flexibles.

De plus, la couleur réflective agit comme un filtre optique, ce qui permet à cette technologie d’être adaptée à divers domaines comme les capteurs d’image, les masques de photolithographie et la protection contre les infrarouges.

Jung-dae Kwon, chercheur principal, explique : « Lorsqu’elle sera commercialisée, cette technologie permettra de mettre au point une technologie de filtrage de la lumière simple et sans processus et des cellules solaires à couches minces transparentes à substrat flexible coloré à haut rendement, ainsi que de réaliser des systèmes BIPV pour les bâtiments modernes et des systèmes VIPV pour les véhicules présentant des caractéristiques esthétiques.« 

Limites de méthodes traditionnelles

Jusqu’à présent, les technologies traditionnelles pour améliorer l’esthétique des cellules solaires transparentes en film mince présentaient des défis. Elles nécessitaient soit des matériaux et des procédés complexes, soit elles n’étaient pas adaptées aux cellules solaires qui absorbent la lumière visible en raison d’une large bande de réflexion et d’une grande réflectivité.

L’électrode multicouche transparente à base d’un seul matériau ne nécessite pas de traitement supplémentaire. On s’attend à ce qu’il soit possible de réaliser des cellules solaires à couches minces de couleurs variées et à haut rendement à faible coût.

En outre, la couleur réfléchissante étant mise en œuvre comme un filtre optique, elle peut être appliquée à divers domaines tels que les capteurs d’images, les masques de photolithographie et le blindage infrarouge.

En synthèse

Cette innovation technologique est une avancée importante vers une plus grande intégration de l’énergie solaire dans notre environnement quotidien, alliant rendement énergétique et esthétique.

Selon le Dr Jung-dae Kwon, la commercialisation de cette technologie « contribuera au développement de technologies de filtres de lumière simples et sans traitement supplémentaire, ainsi qu’à la réalisation de cellules solaires flexibles à haut rendement sur substrats transparents ».

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que le BIPV ?

Le BIPV est l’acronyme de « Building Integrated Photo Voltaic », qui désigne l’intégration de cellules photovoltaïques dans la structure même des bâtiments.

Comment fonctionne cette nouvelle cellule solaire ?

Elle utilise un matériau unique pour refléter différentes couleurs tout en minimisant la perte d’efficacité dans la conversion de l’énergie solaire.

Quels sont les avantages esthétiques ?

Les cellules solaires peuvent être intégrées de manière plus harmonieuse dans les bâtiments ou les véhicules, grâce à leur capacité à changer de couleur.

Y a-t-il des applications autres que le BIPV et le VIPV ?

Oui, cette technologie peut également être utilisée dans des capteurs d’image, des masques de photolithographie et pour la protection contre les infrarouges.

Quelles sont les prochaines étapes de la recherche ?

L’équipe de recherche poursuit ses travaux dans le domaine des modules solaires qui expriment des couleurs, en tenant compte des aspects esthétiques et pratiques du BIPV.

Article : « Flexible multi-layered coloring transparent electrode composed of AZO–based materials » – DOI : 10.1016/j.cej.2023.145226