Une nouvelle cellule solaire imprimée en 3D, transparente et à couleur ajustable

Une nouvelle étude met en lumière une cellule solaire semi-transparente et à couleur ajustable, conçue pour fonctionner dans des endroits où les panneaux traditionnels ne le peuvent pas, comme les fenêtres et les surfaces flexibles. En utilisant une structure de piliers imprimés en 3D, les chercheurs peuvent régler finement la quantité de lumière qui traverse et la couleur que la cellule affiche, sans changer le matériau solaire lui-même. Le résultat est un système qui équilibre production d’énergie et durabilité, tout en offrant aux concepteurs un contrôle bien plus important sur l’apparence et le fonctionnement de la technologie.

La recherche a été dirigée par le Pr Lioz Etgar et le Pr Shlomo Magdassi, de l’Institut de chimie et du Centre de nanosciences et nanotechnologies de l’Université hébraïque. Leur équipe, dirigée par le Dr Vikas Sharma, a développé une cellule solaire en pérovskite semi-transparente et flexible qui peut générer de l’électricité tout en permettant aux concepteurs de contrôler la quantité de lumière qui la traverse et la couleur qu’elle affiche. Cette avancée ouvre de nouvelles voies pour intégrer la technologie solaire dans les fenêtres, les façades des bâtiments et les surfaces courbes sans compromettre l’apparence ou les performances.

Au cœur de la conception se trouve un motif de piliers polymères microscopiques créés par impression 3D. Ces minuscules structures agissent comme des ouvertures soigneusement façonnées qui régulent la transmission de la lumière, éliminant le besoin de modifier le matériau solaire lui-même. Comme la méthode évite les hautes températures et les solvants toxiques, elle est bien adaptée aux surfaces flexibles et à une fabrication plus respectueuse de l’environnement.

« Notre objectif était de repenser la façon dont la transparence est obtenue dans les cellules solaires pour les applications photovoltaïques intégrées aux bâtiments », a expliqué le Pr Shlomo Magdassi. « En utilisant des structures polymères imprimées en 3D, nous pouvons contrôler précisément comment la lumière se déplace à travers le dispositif d’une manière évolutive et pratique pour une utilisation réelle. »

Les chercheurs ont également montré que l’apparence des cellules solaires peut être ajustée par la couleur. En ajustant l’épaisseur d’une couche d’électrode transparente, le dispositif reflète des longueurs d’onde sélectionnées de la lumière, donnant au panneau solaire différentes couleurs tout en continuant à produire de l’électricité.

« Ce qui est particulièrement excitant, c’est que nous pouvons personnaliser à la fois l’apparence du dispositif et son niveau de transparence », a déclaré le Pr Lioz Etgar. « Cela rend cette technologie particulièrement pertinente pour les fenêtres solaires et pour ajouter une fonctionnalité solaire aux bâtiments existants. »

Dans les tests en laboratoire, les cellules solaires flexibles ont atteint des rendements de conversion de puissance allant jusqu’à 9,2%, avec une transparence visible moyenne d’environ 35 %. Elles ont également maintenu des performances stables après des flexions répétées et lors d’une opération prolongée, des repères clés pour une utilisation dans des environnements architecturaux réels.

À l’avenir, l’équipe prévoit de se concentrer sur l’amélioration de la durabilité à long terme grâce à un encapsulage protecteur et à des couches barrières, dans le but de rapprocher la technologie d’une utilisation commerciale.

Article : Semitransparent color tunable perovskite solar cells with 3D pillar structure – Journal : EES Solar – Méthode : Experimental study – DOI : Lien vers l’étude

Source : L’Université hébraïque de Jérusalem