— fuyu liu / Shutterstock.com

L’entreprise UbiQD a récemment dévoilé son concept de panneaux solaires transparents. Semblables à du verre ordinaire, ceux-ci pourraient nous aider à tirer profit de l’énergie solaire dans les villes où l’espace pour l’installation de cellules photovoltaïques classiques est limité.

Des nanostructures de semi-conducteurs capables de manipuler la lumière

Au premier abord, rien ne distingue les panneaux de verre solaires conçus par UbiQD des vitres classiques, si ce n’est des teintes légèrement brunes ou grises. Récemment présentés dans la revue ACS Applied Energy Materials, ceux-ci sont en fait constitués d’une couche de nanoparticules semi-conductrices, connues sous le nom de « boîtes quantiques », placées entre deux vitres. « Si nous avons bien fait notre travail, personne ne remarquera qu’ils sont là », affirme Hunter McDaniel, directeur d’UbiQD.

Actuellement, des installations expérimentales, impliquant des panneaux d’un mètre carré, sont déployées dans des bâtiments aux États-Unis et aux Pays-Bas. Selon l’équipe, ceux-ci offrent un rendement de conversion d’énergie (c’est-à-dire le taux de conversion de la lumière solaire en électricité) de 3,6 %, contre 15 à 25 % pour les panneaux photovoltaïques disponibles sur le marché.

Comme évoqué plus haut, ces panneaux transparents renferment des boîtes quantiques : des nanostructures de semi-conducteurs possédant un noyau de sulfure de cuivre et d’indium et une enveloppe fine de sulfure de zinc, capables de manipuler la lumière.

Prototype de panneau solaire transparent conçu par UbiQD, spécialisée dans la fabrication de matériaux innovants.

Une teinte et une transparence personnalisables

Lorsque les nanoparticules sont excitées par l’exposition à la lumière UV, elles libèrent des photons qui se déplacent le long du panneau transparent en direction de son bord. Le périmètre est équipé de cellules solaires, qui convertissent les photons en courant électrique. Le bord de la cellule solaire se trouvant dans le cadre de la fenêtre, celui-ci sera par conséquent invisible.

Selon les chercheurs, peu d’aménagements seraient nécessaires afin de convertir les fenêtres en panneaux solaires. « Le polymère ne représente que 1,7 % de boîtes quantiques en poids. Sachant que ces dernières ne sont pas toxiques et leur production est relativement bon marché », souligne Hunter McDaniel.

Bien que les panneaux actuellement testés possèdent une teinte brunâtre, l’équipe a montré qu’elle pouvait également obtenir des panneaux de couleur grise ou gris-bleu en les mélangeant à une teinture bleue. Par ailleurs, la transparence du verre se révèlerait également personnalisable, afin d’obtenir des teintes plus ou moins foncées. Ce qui faciliterait l’adoption de cette technologie par la prochaine génération de bâtiments à haut rendement énergétique.

« Plus la teinte est foncée, plus le rendement énergétique est important, car plus de lumière est absorbée », concluent les auteurs de l’étude. « C’est une relation presque linéaire. »

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