Une équipe de chercheurs de l'University College London (UCL) a développé un prototype d'une cellule solaire semi-transparente qui peut être appliquée aux vitres des fenêtres, permettant de récolter de l'énergie à la fois de la lumière solaire entrant de l'extérieur et de la lumière artificielle à l'intérieur des maisons.
Il décrit un prototype semi-transparent d'un module solaire à base de pérovskite conçu pour être monté sur des fenêtres. Sa transparence limitée lui permet de rester visible tout en captant la lumière, protégeant ainsi partiellement les espaces intérieurs de la lumière directe du soleil. Cette double fonction aide à réduire le besoin de climatisation, économisant ainsi de l'énergie. Le prototype mesure seulement 30 centimètres par 30 centimètres. Les chercheurs ont utilisé des modèles informatiques pour déterminer l'arrangement et l'épaisseur optimales de chaque couche dans le module solaire, assurant un rapport équilibré entre la transparence et l'efficacité.
En ajustant ces paramètres, ils ont obtenu un compromis qui maintient la visibilité tout en maximisant la conversion d'énergie. Au lieu d'utiliser du silicium, qui est courant dans les cellules solaires traditionnelles, les chercheurs ont opté pour les pérovskites. Ces matériaux peuvent être adaptés pour mieux absorber des longueurs d'onde spécifiques de la lumière artificielle, améliorant leur capacité à convertir l'énergie. La couche de pérovskite résultante est remarquablement mince, à seulement 185 nanomètres d'épaisseur. C'est environ 500 fois plus mince qu'un cheveu humain. En comparaison, les cellules solaires conventionnelles à base de pérovskite ont généralement des couches environ trois à quatre fois plus épaisses.
Pour améliorer l'efficacité du module solaire, les scientifiques ont ajouté la molécule 3-Trifluorméthyl-1H-1,2,4-triazole. Ce composé stabilise la structure cristalline de la pérovskite, empêchant une dégradation rapide et maintenant les performances du module au fil du temps. De plus, la molécule réduit les défauts du matériau pérovskite, appelés pièges, qui entraînent le piégeage des électrons et la perte d'énergie.
Ce modèle permet à la lumière de traverser la couche d'or car les couches d'oxyde de molybdène limitent la réflexion. Les modules de pérovskite traditionnels utilisent une seule couche d'or, ce qui les rend opaques. Alors que le nouveau module n'est pas complètement transparent, il permet à environ 30% de la lumière de traverser, contre 80 à 90% pour le verre standard. Le module a démontré des performances impressionnantes, convertissant 22% de la lumière intérieure à 1000 lux et 14% de la lumière du soleil en électricité. Pour tester la durabilité, les chercheurs ont vieilli le matériau artificiellement sous un éclairage continu pendant 300 heures.
Au cours de cette période, le module a conservé 80% de son efficacité initiale, ce qui suggère qu'il est suffisamment stable pour une utilisation à long terme.
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