Le chercheur Lance Wheeler détient des échantillons des nouvelles fenêtres photovoltaïques thermochromiques de l’équipe, qui peuvent changer de couleur en réponse à la chaleur et générer de l’électricité à partir de la lumière du soleil
Les fenêtres sont idéales pour laisser entrer la lumière, mais pendant les mois d’été, l’effet secondaire est une chaleur indésirable, ce qui pousse de nombreuses personnes à faire fonctionner la climatisation sans arrêt. Aujourd’hui, les chercheurs ont mis au point des fenêtres qui peuvent changer de couleur automatiquement lorsqu’elles sont chauffées par la lumière du soleil, pour garder les bâtiments frais – et pour couronner le tout, ce sont aussi des panneaux solaires.
Le verre à changement de couleur existe depuis longtemps, le plus souvent comme verres de transition pour des lunettes qui se teintent automatiquement sous une lumière vive. Des développements plus récents ont permis de le rendre électronique et commutable à la demande, et de l’adapter à la taille des fenêtres. Dans le même temps, les cellules solaires transparentes (ou semi-transparentes) deviennent plus efficaces, au point de pouvoir être installées dans les fenêtres.
Dans cette nouvelle étude, les chercheurs du Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) du ministère américain de l’énergie ont combiné les deux technologies en une seule fenêtre. La technologie « photovoltaïque thermochromique », comme ils l’appellent, peut changer de couleur lorsqu’elle est chauffée par la lumière du soleil pour bloquer l’éblouissement et réduire le besoin de refroidissement, et lorsqu’elle le fait, elle commence également à récolter l’énergie de cette lumière.
Les fenêtres sont fabriquées à partir d’une fine pellicule de pérovskite – un nouveau matériau de cellule solaire – coincée entre deux vitres, avec une vapeur de solvant injectée dans l’interstice. Lorsque l’humidité est faible, la pérovskite reste transparente, ce qui permet à la fenêtre de laisser entrer la lumière normalement. Mais à certaines températures, la vapeur provoque le réarrangement des cristaux de pérovskite, d’abord en une chaîne, puis en une feuille, puis en un cube. Chaque nouvelle forme change de couleur, bloquant la lumière à différents degrés et, avec un peu de chance, refroidissant la pièce de quelques degrés au passage. Une fois colorée, la production d’électricité commence.
Lorsque le verre atteint entre 35 et 46 °C , les fenêtres peuvent passer de plusieurs couleurs différentes, de transparent à jaune, orange, rouge et brun, en sept secondes environ. C’est une amélioration considérable par rapport à un prototype précédent mis au point par l’équipe du NREL, qui ne pouvait passer de la couleur transparente à une couleur brun-rouge que lorsqu’il atteignait une température de 65,5 à 79,4 °C, et qui prenait trois minutes pour le faire.
Idéalement, les fenêtres photovoltaïques thermochromiques pourraient contribuer à réduire le besoin de climatisation, qui peut être une énorme consommatrice d’énergie dans les périodes et les climats plus chauds, et même apporter un peu d’électricité supplémentaire pour aider à son fonctionnement. L’équipe indique qu’un prototype de fenêtre utilisant cette nouvelle technologie pourrait être mis au point d’ici un an.
