Une équipe de chercheurs du National Renewable Energy Laboratory du ministère américain de l’environnement a mis au point une fenêtre thermochromique capable de convertir la lumière du soleil en électricité avec un rendement élevé.
Le Dr Wheeler (devant) a développé une fenêtre photovoltaïque commutable avec (à partir de la gauche) Nathan Neale, Robert Tenent, Jeffrey Blackburn, Elisa Miller et David Moore. Crédit image : Dennis Schroeder, National Renewable Energy Laboratory.
“S’appuyant sur des matériaux avancés tels que les pérovskites et les nanotubes de carbone à paroi unique, la nouvelle technologie réagit à la chaleur en passant de la transparence à la teinte ; lorsque la fenêtre s’assombrit, elle produit de l’électricité”, ont déclaré Lance Wheeler, chercheur en science des matériaux au National Renewable Energy Laboratory, et ses collègues.
“Le changement de couleur est provoqué par les molécules de méthylamine qui sont absorbées de manière réversible dans le dispositif. Lorsque l’énergie solaire réchauffe le dispositif, les molécules sont chassées et le dispositif s’assombrit.”
“Lorsque le soleil ne brille pas, le dispositif est refroidi et les molécules sont réabsorbées dans le dispositif de la fenêtre, qui devient alors transparent. “
Le dispositif de démonstration laisse passer en moyenne 68% de la lumière dans la partie visible du spectre solaire lorsqu’il est dans un état transparent, ou blanchi.
Lorsque la fenêtre change de couleur – un processus qui a nécessité environ 3 minutes d’éclairage lors des tests – seulement 3% de la lumière peut passer à travers la fenêtre.
Les technologies de fenêtres solaires existantes sont statiques, ce qui signifie qu’elles sont conçues pour capter une fraction de la lumière solaire sans sacrifier trop de transmission de la lumière visible nécessaire à la visualisation ou au confort des occupants du bâtiment.
“Il existe un compromis fondamental entre une bonne fenêtre et une bonne cellule solaire. Cette technologie permet de contourner ce problème. Nous avons une bonne cellule solaire quand il y a beaucoup de soleil et nous avons une bonne fenêtre quand il n’y en a pas”, a déclaré le Dr Wheeler.
L’article de preuve de concept publié dans le journal Nature Communications a établi un rendement de conversion de l’énergie solaire de 11,3 %.
“Il existe des technologies thermochromiques, mais rien qui permette réellement de convertir cette énergie en électricité”, a déclaré le Dr Wheeler.
Lors de tests sous l’illumination d’un soleil, la membrane d’un centimètre de diamètre a été testée.2 Le dispositif de démonstration a effectué des cycles répétés de transparence et de teinte, mais les performances ont diminué au cours des 20 cycles en raison de la restructuration de la couche commutable.
“Cette technologie pourrait être intégrée dans les véhicules, les bâtiments et au-delà”, a déclaré le Dr Wheeler.
“L’électricité générée par la fenêtre à cellules solaires pourrait charger des batteries pour alimenter les smartphones ou l’électronique embarquée comme les ventilateurs, les capteurs de pluie et les moteurs qui ouvriraient ou fermeraient les fenêtres selon la programmation.”
