Des cellules solaires comme matériau de construction ? En collaboration avec la société SUNOVATION, les chercheurs du KIT ont développé des modules solaires en pérovskite à l’optique marbrée pour les façades. Crédit : Amadeus Bramsiepe, KIT
Les chercheurs du KIT présentent des modules solaires en pérovskite colorés pour les façades des maisons.
À partir de 2022, tous les nouveaux bâtiments du Land de Bade-Wurtemberg devront être équipés de systèmes photovoltaïques. À partir de mai, cela s’appliquera également aux ménages privés, dont la part des installations solaires est encore très faible. Selon des études, cela pourrait être dû non seulement aux coûts d’achat élevés, mais aussi aux mauvais aspects. Des chercheurs de l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) ont maintenant mis au point des cellules solaires colorées à partir d’un matériau semi-conducteur pérovskite peu coûteux. Elles peuvent être intégrées dans les façades ou les toits des bâtiments et imitent l’optique des matériaux de construction connus.
En laboratoire, les cellules solaires en pérovskite atteignent déjà des rendements supérieurs à 25 %. Par rapport aux cellules solaires au silicium d’efficacité similaire, les matériaux initiaux utilisés dans le premier cas sont moins chers et les méthodes de production sont plus simples. Jusqu’à présent, toutefois, cela n’a été vrai qu’à petite échelle. “La commercialisation de cette technologie est encore empêchée par le manque de stabilité des modules et la difficulté de transférer les rendements élevés atteints à petite échelle à des échelles plus grandes”, explique le professeur titulaire Ulrich W. Paetzold de l’Institut de technologie des microstructures (IMT) du KIT. Mais c’est la condition sine qua non pour que cette technologie débouche sur le développement de modules solaires rentables. La perspective est attrayante, car un grand nombre de ces modules pourraient être intégrés dans des parties encore inutilisées des bâtiments, comme les façades. Pour une telle utilisation, les coûts et l’efficacité jouent un rôle, tout comme l’apparence. C’est pourquoi l’équipe de Paetzold, en coopération avec son partenaire industriel SUNOVATION, a étudié une méthode à jet d’encre pour colorer les modules solaires en pérovskite. Son avantage : La coloration des modules par impression à jet d’encre est peu coûteuse et convient également aux grandes surfaces.
L’impression de couleur est indépendante de la lumière incidente
L’approche choisie présente un deuxième avantage majeur : “Jusqu’à présent, l’impression des couleurs des cellules solaires pérovskites colorées dépendait de l’angle de la lumière incidente”, explique le coordinateur du projet, Helge Eggers, IMT. “Avec notre méthode, la couleur est presque indépendante de l’angle du rayonnement solaire incident et a toujours la même apparence”, ajoute Eggers. Dans une vaste série d’expériences, les chercheurs ont prouvé que la méthode développée à l’origine pour les modules solaires en silicium peut également être appliquée efficacement aux modules solaires en pérovskite. Les cellules solaires colorées en cyan, magenta et jaune ont atteint jusqu’à 60 % de l’efficacité initiale lors de la conversion de l’énergie solaire en électricité.
Un aspect marbré grâce à un mélange de couleurs
Le troisième avantage : L’utilisation de l’impression à jet d’encre permet de mélanger les couleurs. Cela permet non seulement d’obtenir un large spectre de couleurs, mais aussi d’imprimer des motifs colorés complexes. Les chercheurs ont produit des modules solaires ressemblant à divers matériaux de construction. Les modules solaires en pérovskite dotés d’une optique en marbre blanc ont atteint un rendement très élevé, jusqu’à 14 %. “Dans le cas du photovoltaïque intégré au bâtiment, le système photovoltaïque ne sera pas installé sur les toits ou les façades, mais remplacé par un module. Par conséquent, les coûts supplémentaires sont évités”, explique M. Eggers. “Pour le photovoltaïque intégré au bâtiment, on peut affirmer qu’une cellule solaire intégrée de faible rendement vaut mieux qu’un mur ne fournissant aucune énergie. À cet égard, un rendement de 14 % est énorme. “
Référence : “Perovskite Solar Cells with Vivid, Angle-Invariant, and Customizable Inkjet-Printed Colorization for Building-Integrated Photovoltaics” par Helge Eggers, Saba Gharibzadeh, Stefan Koch, Fabian Schackmar, David B. Ritzer, Tobias Abzieher, Bryce S. Richards, Christof Erban et Ulrich W. Paetzold, 8 janvier 2022, RRL solaire.
DOI : 10.1002/solr.202100897
