Ces dernières années, le secteur solaire est propulsé par des avancées fulgurantes des technologies photovoltaïques. Après les récentes innovations des cellules solaires à pérovskite et des panneaux solaires transparents à faible rendement, des chercheurs sud-coréens ont enfin mis au point des cellules solaires transparentes à haut rendement. Selon les chercheurs, la technologie pourrait bientôt être intégrée directement sur les surfaces en verre des smartphones, des véhicules et des bâtiments pour les alimenter en énergie.
En mars dernier, une équipe de l’Université nationale des sciences et technologies d’Ulsan (UNIST) en Corée du Sud, menée par les professeurs Lee Jae-sung, Jang Ji-wook, Seok Sang-il et Lim Han-kwon, a développé un dispositif photoélectrochimique pour produire de l’hydrogène vert. Plus récemment, une autre équipe de l’UNIST, avec le soutien de l’Institut coréen d’évaluation et de planification des technologies énergétiques (KETEP), a réalisé un nouvel exploit en concevant une cellule solaire en silicium cristallin, alliant transparence exceptionnelle et haut rendement.
Un design innovant et compact
Ces cellules solaires transparentes représentent une avancée prometteuse pour la production d’énergie renouvelable. Contrairement aux panneaux solaires classiques, elles peuvent être intégrées directement aux surfaces vitrées. Néanmoins, les chercheurs doivent avant cela relever des défis techniques de taille, notamment concernant l’utilisation de fils métalliques, qui compromettent à la fois le rendement et l’esthétique. Pour contourner ces obstacles, l’équipe de recherche, dirigée par le professeur Kwanyong Seo, a opté pour la technologie « all-back-contact » (ABC), ou « tout-contact-arrière ».
Cette configuration permet de placer tous les composants de la cellule solaire à l’arrière, offrant ainsi une esthétique convaincante. « Nous avons placé l’intégralité des composants sur la face arrière de la cellule solaire, ce qui permet d’obtenir une surface avant entièrement transparente et incolore, semblable à du verre ordinaire », a précisé Seo dans un communiqué de l’UNIST.
Les chercheurs ont également mis au point une méthode de modularisation baptisée « modularisation sans couture » afin de résoudre le problème des fils métalliques opaques. Cela consiste à assembler de petites cellules pour en faire un module plus grand, éliminant ainsi les espaces entre les cellules et les fils métalliques visibles. De cette façon, l’équipe a pu produire un module de cellules solaires transparentes de 16 cm² comparable à du verre.
Des performances élevées tout en transparence…
Dans une étude publiée dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), les chercheurs ont révélé qu’après de nombreux tests, les cellules solaires transparentes ABC ont atteint un rendement de conversion énergétique de 15,8 %. Quant à la transmittance, elles laisseraient passer 20 % de la lumière visible.
Lors d’une autre série d’essais, le module photovoltaïque transparent a pu être utilisé pour recharger un smartphone, démontrant ainsi avec succès que le dispositif peut être utilisé directement sur l’écran d’un appareil mobile pour l’alimenter en énergie. Les chercheurs ont également souligné que le module peut générer une tension de 10 volts avec une puissance de 235 milliwatts.
« Cette étude résout les problèmes esthétiques des cellules solaires transparentes précédentes et ouvre de nouvelles perspectives pour leur utilisation dans des secteurs tels que les petits appareils, les bâtiments et les vitrages automobiles », ont déclaré Jeonghwan Park et Kangmin Lee, tous deux co-auteurs de l’étude.
« Nous avons ouvert une nouvelle voie pour la recherche sur la modularisation, cruciale pour la commercialisation des cellules solaires transparentes en silicium. Nous prévoyons de poursuivre nos travaux pour que ces cellules solaires transparentes deviennent une technologie clé dans l’industrie énergétique propre de demain », conclut le professeur Seo.