Les panneaux solaires ne sont plus réservés aux toits – certains bâtiments sont même dotés de ces structures génératrices d’énergie sur toute leur façade.
Cependant, alors que de plus en plus de bâtiments et d’espaces publics intègrent des technologies photovoltaïques, leur couleur noire monotone pourrait laisser les spectateurs indifférents.
Des chercheurs, dont les travaux sont publiés dans ACS Nano, ont créé des panneaux solaires qui prennent des teintes colorées tout en produisant de l’énergie presque aussi efficacement que les panneaux traditionnels.
Les panneaux solaires sont généralement d’un noir profond parce que leur fonction est d’absorber la lumière, alors qu’une voiture rouge paraît rouge parce que la finition reflète la lumière rouge au lieu de l’absorber. La plupart des tentatives visant à donner de la couleur à ces dispositifs diminuent donc leur capacité à absorber la lumière et à produire de l’énergie. Une alternative consiste à utiliser des sources structurelles de couleur qui tirent parti de formes microscopiques pour ne réfléchir qu’une partie très étroite et sélective de la lumière, comme les écailles des ailes de papillon.
Toutefois, les technologies précédentes visant à incorporer la couleur structurelle donnaient aux panneaux une iridescence indésirable ou étaient coûteuses à mettre en œuvre à grande échelle. Tao Ma, Ruzhu Wang et leurs collègues ont donc voulu mettre au point un moyen de donner de la couleur aux panneaux solaires à l’aide d’un matériau structurel qui serait facile et peu coûteux à appliquer, tout en maintenant leur capacité à produire de l’énergie efficacement.
L’équipe a pulvérisé une fine couche d’un matériau appelé verre photonique sur les surfaces des cellules solaires. Le verre était constitué d’une couche fine et désordonnée de sphères microscopiques diélectriques en sulfure de zinc. Bien que la plupart des rayons lumineux puissent traverser le verre photonique, des couleurs sélectives sont réfléchies en fonction de la taille des sphères. Grâce à cette approche, les chercheurs ont créé des panneaux solaires qui ont pris des teintes bleues, vertes et violettes tout en réduisant l’efficacité de la production d’énergie de 22,6 % à 21,5 %. Ils ont également constaté que les panneaux solaires fabriqués avec cette couche de verre photonique conservaient leur couleur et leurs performances lors des tests de durabilité standard, et que la fabrication pouvait être mise à l’échelle. Les chercheurs prévoient d’étudier les moyens de rendre les couleurs plus saturées, ainsi que les méthodes permettant d’obtenir une gamme de couleurs plus étendue.
Les auteurs reconnaissent le financement de la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine.