Les fenêtres peuvent-elles fonctionner comme des panneaux solaires ?

Des chercheurs en ingénierie de l’université de l’État du Michigan affirment dans « Nature Energy » que l’utilisation généralisée de matériaux solaires transparents peuvent être appliqués aux fenêtres et au toit, et que cet usage très répandu pourrait répondre à la demande d’électricité des États-Unis, et réduire ainsi, considérablement, l’utilisation des combustibles fossiles.

« Des cellules solaires hautement transparentes représentent la déferlante du futur pour les nouvelles applications solaires », déclare Richard Lunt, professeur associé de Génie chimique et science des matériaux à la MSU.

« Nous avons analysé leur potentiel et démontré qu’en ne récoltant que de la lumière invisible, ces dispositifs peuvent offrir un potentiel de production d’électricité similaire à celui d’un panneau solaire en toiture, tout en offrant une fonctionnalité additionnelle afin d’améliorer l’efficacité des bâtiments, des voitures et des dispositifs électroniques mobiles », explique-t-il.

Lunt et ses collègues de la MSU ont été les premiers à développer un concentrateur solaire luminescent transparent qui crée de l’énergie solaire sans couper la vue lorsqu’il est placé dans une fenêtre. Ce matériau fin et semblable au plastique, peut être utilisé sur les bâtiments, les vitres de voiture, les téléphones cellulaires ou d’autres dispositifs qui présentent une surface transparente.

Le système de récupération solaire utilise des molécules organiques développées par Lunt et son équipe pour absorber les longueurs d’onde invisibles de la lumière du soleil. Les chercheurs peuvent « ajuster » ces matériaux pour ne collecter que les longueurs d’onde des infrarouges environnants et des ultraviolets qui convertissent ensuite cette énergie en électricité.

Pour que la consommation mondiale d’énergie s’écarte des combustibles fossiles, des technologies innovantes et rentables dans le domaine des énergies renouvelables seront nécessaires. Seulement environ 1,5 % de la demande d’électricité aux États-Unis et dans le monde est produite par l’énergie solaire.

En termes de potentiel d’électricité en général, les auteurs soulignent qu’il y a environ 5 à 7 milliards de mètres carrés de surface vitrée aux États-Unis. Et avec cette quantité de verre à couvrir, les technologies solaires transparentes ont le potentiel de fournir environ 40 % de la demande d’énergie aux États-Unis, soit à peu près le même potentiel que les unités solaires sur les toitures.

« Le déploiement complémentaire des deux technologies pourrait nous rapprocher de 100 % de notre demande si nous améliorons également le stockage d’énergie », déclare M. Lunt.

Lunt affirme que les applications solaires hautement transparentes ont un rendement supérieur à 5 %, alors que les panneaux solaires traditionnels ont généralement un rendement de 15 à 18 %. Si les technologies solaires transparentes ne seront jamais plus efficaces que leurs homologues opaques dans la conversion de l’énergie solaire en électricité, elles peuvent néanmoins se rapprocher et offrir la possibilité d’être appliquées à une plus grande surface supplémentaire.

Actuellement, les technologies solaires transparentes ne représentent qu’environ un tiers de leur potentiel mondial réaliste, ajoute M. Lunt : « C’est ce à quoi nous travaillons. Les applications solaires traditionnelles constituent cependant l’objet de recherches actives depuis plus de cinq décennies, nous ne travaillons sur ces cellules solaires hautement transparentes que depuis environ cinq ans. En fin de compte, cette technologie offre une voie prometteuse vers l’énergie solaire à faible coût sur des surfaces jusqu’alors inaccessibles ».