L’énergie solaire est en plein essor. Non seulement elle est partout dans le monde. L’une d’entre elles ressemble même à un panda géant. L’énergie solaire est désormais la forme d’énergie nouvelle la moins chèredans des dizaines de pays, et des fermes solaires record sont en cours de construction
Mais au milieu de cette montée en flèche de l’énergie solaire, il y a quelque chose qui nous échappe. Lorsque nous pensons aux panneaux solaires, nous avons tendance à imaginer les unités encombrantes qui se trouvent sur les toits des gens ou dans les grandes installations solaires. Mais il existe un autre type de technologie solaire en cours de développement, et elle est pratiquement invisible.
Depuis des années, les chercheurs étudient les moyens de fabriquer des panneaux solaires transparents qui ressemblent effectivement à du verre, ce qui signifie que nous pourrions les utiliser comme panneaux de fenêtre tout en convertissant la lumière qui les éclaire en électricité.
“Les cellules solaires hautement transparentes représentent la vague de l’avenir pour les nouvelles applications solaires”, explique Richard Lunt, spécialiste des matériaux à la Michigan State University.
“Nous avons analysé leur potentiel et montré qu’en ne récoltant que la lumière invisible, ces dispositifs peuvent offrir un potentiel de production d’électricité similaire à celui du solaire sur les toits, tout en offrant des fonctionnalités supplémentaires pour améliorer l’efficacité des bâtiments, des automobiles et de l’électronique mobile.”
Richard Lunt
Lunt devrait s’y connaître un peu dans ce genre de choses. En 2014, son équipe a mis au point un concentrateur solaire luminescent transparent qui ressemble à un morceau de verre transparent, mais qui est recouvert de petites molécules organiques capables d’absorber des longueurs d’onde invisibles spécifiques de la lumière solaire.
Comme le matériau est réglé pour capter uniquement les longueurs d’onde de la lumière ultraviolette et proche infrarouge, la lumière visible qui permet la vision humaine n’est pas obstruée, ce qui explique pourquoi nous pouvons voir à travers la cellule.
Dans leur nouvelle étude, Lunt et ses collègues chercheurs ont examiné l’efficacité de ce type de technologie solaire transparente et estiment que si les panneaux transparents peuvent être étendus pour couvrir les quelque 5 à 7 milliards de mètres carrés de surfaces vitrées aux États-Unis, ils pourraient fournir environ 40 % de l’énergie américaine.
L’année dernière, une analyse similaire menée par le ministère de l’énergie a suggéré que le potentiel solaire des toits des bâtiments aux États-Unis pourrait satisfaire à peu près la même quantité d’énergie en utilisant des panneaux conventionnels.
D’après les calculs de M. Lunt, les deux types de cellules – fonctionnant à l’unisson grâce à des bâtiments pratiquement entièrement recouverts de matériaux de captage solaire – pourraient effectivement fournir toute l’énergie dont les États-Unis ont besoin, ou du moins s’approcher de cet objectif insaisissable.
“Le déploiement complémentaire des deux technologies pourrait nous permettre de répondre à près de 100 % de nos besoins si nous améliorons également le stockage de l’énergie”, explique M. Lunt.
Et les bâtiments ne sont pas les seuls à en bénéficier.
Les véhicules électriques utilisant des panneaux solaires transparents pourraient convertir la lumière du soleil en kilomètres supplémentaires, tandis que les appareils technologiques personnels pourraient utiliser la même astuce pour prolonger la durée de vie de leurs batteries.
Tout le monde y gagne, simplement parce que les surfaces qui nous entourent absorbent la lumière que nous ne pouvons de toute façon pas voir.
En l’état actuel des choses, le solaire transparent n’est pas encore aussi efficace que les panneaux solaires classiques, avec des rendements d’environ 5 %, contre 15 à 18 % pour ces derniers.
Kurt Stepnitz
Heureusement, il y a énormément de fenêtres dans un gratte-ciel moyen, et au fur et à mesure que la technologie se développe, l’efficacité devrait s’améliorer – et nous en aurons besoin.
À l’heure actuelle, l’énergie solaire ne fournit qu’un peu plus de 1 % de l’électricité aux États-Unis et, si nous voulons vraiment éliminer les combustibles fossiles, notre utilisation de la technologie solaire, comme la technologie elle-même, doit s’intensifier.
“C’est ce à quoi nous nous employons”, déclare M. Lunt.
“Les applications solaires traditionnelles font l’objet de recherches actives depuis plus de cinq décennies, mais nous ne travaillons sur ces cellules solaires hautement transparentes que depuis environ cinq ans. En fin de compte, cette technologie offre une voie prometteuse pour l’adoption d’une énergie solaire bon marché et généralisée sur des surfaces petites et grandes qui étaient auparavant inaccessibles.”
Génial.
Les résultats sont publiés dans Nature Energy.