20/04/2011 - Un nouveau système transforme les fenêtres en cellules photovoltaïques

Menéame

Ingénieurs du MIT ont fabriqué, à l’aide de molécules organiques, une cellule photovoltaïques qui exploite l’énergie de la lumière infrarouge provenant du soleil, tout en permettant le passage de la lumière naturelle. Ce développement permettra de créer un nouveau concept de fenêtre, plus efficace et plus profitable. La cellule photovoltaïques développée est placée en position verticale et a une triple fonction: accumuler de l’énergie propre, la transformer en électricité ou en chaleur dans les pièces, et permettre à la lumière de passer à travers elle parce que les matériaux avec lesquels elle est fabriquée sont totalement transparents. En outre, ces cellules photovoltaïques entraîneront moins de coûts d’installation que les cellules traditionnelles, étant donné qu’elles seront placées dans les trous destinés aux fenêtres courantes. A Amalia Rodriguez.

 Les fenêtres fonctionnent comme des points d’entrée de lumière naturelle à l’intérieur d’un séjour et aussi comme des systèmes de ventilation, d’où leur origine étymologique.

Le progrès technologique permettra en outre aux fenêtres de remplir une nouvelle fonction: accumuler de l’énergie sous forme de chaleur, comme les panneaux solaires, puis transformer cette énergie en chaleur ou en électricité. Différentes études et projets de recherche ont réussi à concevoir et à créer des fenêtres solaires, mais jusqu'à présent les matériaux utilisés empêchaient le passage de la lumière et, par conséquent, leur utilité n’était pas pratique.

Ingénieurs du Massachussett Institute of Technology (MIT) ont fait un pas en avant dans cette direction, et ont développé un nouveau système plus efficace.

Plus précisément, il explique le MIT dans un communiqué, ce système utilise 1,7% du rayonnement solaire, tout en laissant passer une plus grande quantité de lumière parce qu’il est fabriqué avec des matériaux transparents.

Utilisation de molécules organiques

La clé de cette technologie est une cellule photovoltaïques basée sur des molécules organiques qui utilisent l’énergie de la lumière infrarouge provenant du Soleil, tout en permettant à la lumière de passer à travers le verre et d’éclairer naturellement l’intérieur des chambres.

De cette façon, ce prototype de fenêtre peut fournir de l’énergie pour la fourniture des lumières et autres appareils électriques de la maison ou du bureau. Son installation serait également peu coûteuse, car le système permet l’exploitation des infrastructures typiques des installations de fenêtres dans les maisons et autres bâtiments.

Les responsables de ce système photovoltaïque transparent sont Richard Lunt, chercheur postdoctoral au Laboratoire de Recherche d’Electronique et Vladimir Bulovic, professeur au Département d’Ingénierie Électrique et Sciences de l’Ordinateur.

 "Aujourd'hui, la moitié du coût d’un système d’énergie solaire provient des frais d’installation et une autre moitié est destinée à couvrir le verre et les composantes structurelles des panneaux. Avec ce nouveau système, beaucoup des coûts associés pourraient être éliminés," note Bulovic dans le communiqué du MIT.

Dans un article publié dans la revue Applied Physics Letters, Lunt et Bulovic, on trouve un aperçu des aspects essentiels du projet: "Nous avons fabriqué des cellules organiques photovoltaïques qui absorbent des rayons infrarouges et qui sont très transparentes au soleil.

Cette architecture ouvre de nouvelles possibilités dans le domaine de la production d’énergie, notamment de fenêtres à haut rendement énergétique, et met en évidence une initiative unique qui bénéficie de l’électronique excitonique."

Expériences antérieures

Il y a eu des tentatives antérieures au système conçu par Lunt et Bulovic. Un de ces travaux, également réalisés par des chercheurs du MIT, notamment dirigés par Marc A. Baldo, a consisté en la création d’un concentrateur solaire.

Comme Science l’a publié à ce sujet, ce concentrateur solaire a été réalisé en mélangeant deux ou plusieurs teintures, et en imprimant avec elles un panneau en verre ou en plastique. "Les teintures travaillent ensemble pour absorber la lumière à travers une gamme de longueurs d’onde qui sont ensuite émises sur une longueur d’onde différente et transportées à travers les cellules solaires," ont expliqué les chercheurs.

Dans les années 70, des concentrateurs solaires semblables à ceux décrits par Baldo et son équipe se sont développés, mais ce système n’a pas prospéré parce que, entre autres, la quantité de lumière stockée n’atteignait pas les bords du concentrateur en raison de la perte d’une grande partie de l’énergie dans les processus de transport.

"La lumière est recueillie dans une grande zone - comme une fenêtre - et concentrée sur les bords," explique Baldo. Ainsi, au lieu de couvrir un plafond avec des dispositifs à semi-conducteurs à coût élevé qui transforment la lumière solaire en électricité, "les seules cellules photovoltaïques seraient situées sur les bords d’un panneau de verre plat," a indiqué le responsable de la recherche.

Cependant, ces cellules solaires transparentes ont une très faible efficacité, ce qui suppose que moins de 1% du rayonnement solaire se transforme en électricité. Un autre inconvénient de ces études précédentes était dans le blocage du passage de lumière naturelle.

Efficacité et transparence

Pour leur part, les chercheurs du MIT ont été en mesure de trouver une formulation chimique spécifique pour leurs cellules qui, lorsqu'elle est combinée avec des revêtements partiellement infrarouges réfléchissants, leur donne une grande transparence de lumière visible et l’efficacité est beaucoup mieux que les versions précédentes.

"Le travail est encore à un stade précoce," dit Bulovic. Jusqu ' à présent, ils ont atteint un rendement de 1,7

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