Des cellules solaires semi-transparentes ultra-minces développées à l’Université Nanyang, d’une épaisseur équivalente à un dix-millième de cheveu humain
La professeure associée de la NTU, Annalisa Bruno, regarde à travers une cellule solaire à pérovskite ultrafine d’une épaisseur de seulement 10 nanomètres. Crédit : Nanyang Technological University.
L’équipe de recherche de l’Université technologique de Nanyang (NTU) a mis au point une cellule solaire semi-transparente à base de pérovskite, d’une épaisseur équivalant approximativement à un dix-millième d’un cheveu humain. Malgré ses dimensions infimes, ce dispositif affiche le rendement de conversion d’énergie le plus élevé jamais rapporté pour les technologies solaires ultra-minces à base de pérovskite.
Les chercheurs soulignent que cette cellule solaire ultra-mince pourrait transformer, sans modification majeure de leur conception, les vitres de voitures, les façades vitrées des gratte-ciel et même les lunettes intelligentes en surfaces capables de produire de l’électricité. Cette technologie laisse entrevoir un avenir où les villes pourraient produire davantage d’énergies renouvelables sans empiéter sur les terres agricoles ni ajouter d’infrastructures lourdes sur les toits.
L’énergie solaire cachée dans le verre
Conçue par l’équipe dirigée par Annalisa Bruno, cette cellule solaire produit de l’électricité tout en restant quasi invisible. Grâce à sa nature semi-transparente et à sa couleur neutre, elle s’intègre plus facilement que les panneaux solaires classiques dans les immeubles de bureaux, les fenêtres et les façades vitrées. Cette technologie séduit particulièrement les architectes et les promoteurs souhaitant ajouter des systèmes d’énergie renouvelable sans altérer l’apparence extérieure des bâtiments.
Le matériau pérovskite utilisé dans cette cellule offre une capacité d’absorption de la lumière solaire plus efficace que le silicium, ainsi qu’un coût de production inférieur. Contrairement aux panneaux solaires classiques, ce nouveau dispositif peut également produire de l’électricité en conditions de lumière indirecte ou diffuse, ce qui le rend très utile dans les villes densément peuplées où les gratte-ciel bloquent souvent la lumière directe du soleil.
Les chercheurs indiquent que les grands immeubles de bureaux dotés de façades vitrées pourraient utiliser cette technologie pour compenser une partie de leurs besoins en électricité. Des estimations préliminaires suggèrent qu’en cas de dé consentiploiement réussi, ces bâtiments pourraient générer plusieurs centaines de mégawattheures d’électricité par an.
Fabrication par dépôt sous vide de couches ultra-minces
Pour fabriquer cette cellule, l’équipe a eu recours à la technique d’évaporation thermique — un procédé industriel consistant à chauffer un matériau dans une chambre à vide jusqu’à sa vaporisation, puis à le déposer sous forme d’un film mince. Cette méthode a permis de préparer des couches de pérovskite hautement uniformes d’une épaisseur de seulement 10 nanomètres, tout en évitant l’utilisation de solvants toxiques couramment employés dans la fabrication des cellules solaires, ce qui pourrait simplifier la production à grande échelle.
En ajustant l’épaisseur de la couche de pérovskite, l’équipe a réalisé deux versions de cellules : l’une opaque, l’autre semi-transparente. La version opaque affiche un rendement compris entre 7 % et 12 % selon son épaisseur. La version semi-transparente permet à 41 % de la lumière visible de passer à travers tout en convertissant l’énergie solaire en électricité avec un rendement de 7,6 %.
Perspectives commerciales
Des experts indépendants estiment que cette méthode de fabrication pourrait favoriser le passage à grande échelle des technologies solaires transparentes. Le professeur Sam Stranks de l’Université de Cambridge souligne que, avant qu’un déploiement commercial soit véritablement viable, les chercheurs devront encore démontrer la durabilité et la stabilité à long terme de ces dispositifs.