Transformer les fenêtres en panneaux solaires invisibles? C’est l’objectif du projet Transition, mené au sein du Laboratoire de réactivité et chimie du solide du CNRS, à Amiens (Somme), et dirigé par le chercheur Frédéric Sauvage. Son équipe a mis au point des cellules photovoltaïques «non-intrusives, complètement transparentes et incolores» à rendement élevé, dédiées aux bâtiments intelligents. Brevetées en 2020, ces cellules pourraient, à terme, équiper des surfaces vitrées de bâtiments, mais aussi nos maisons et du mobilier urbain comme les abris de bus.
Le projet s’appuie sur la technologie photovoltaïque appelée «cellule à colorant», développée en Suisse par le professeur Michael Grätzel, qui s’inspire de la photosynthèse naturelle. «La chlorophylle absorbe de la lumière avec laquelle elle produit l’énergie dont la plante a besoin pour se développer, explique Fréderic Sauvage. Il se passe la même chose dans la cellule à colorant, où un pigment synthétique va produire de l’électricité.»
C'est là qu'intervient l’innovation développée par l’équipe du laboratoire de l'université Picardie Jules Verne, qui permet de rendre ces pigments invisibles. «Le spectre solaire est composé d’environ 50% de lumière visible, mais aussi de 50% de radiations invisibles en particulier le proche-infrarouge», rappelle le directeur de recherche, qui détaille son innovation. «Nous avons réussi à développer des pigments moléculaires innovants qui sont sélectifs au proche-infrarouge, explique-t-il. Ces molécules laissent passer la lumière visible: elles deviennent donc invisibles à l’œil nu, tout en convertissant l’énergie de la lumière non visible.» Le chercheur précise avoir aussi «développé tout l’environnement du pigment afin de rendre la cellule finale complètement transparente et incolore».
Des bâtiments responsables de 30% des émissions de CO2
Une découverte au potentiel «extrêmement important», ajoute le chercheur qui rappelle que les bâtiments sont responsables de 30% des émissions de gaz à effet de serre et qu’une directive européenne impose 30% d’énergies renouvelables dans le mix énergétique d’ici à 2030. «Il n’est pas possible d’étendre les villes, car on ne peut pas empiéter sur les terrains cultivés, donc le bâti est amené à se développer verticalement, ce qui est déjà le cas en Asie et aux Etats Unis, où il y a une densification de la population», pointe le chercheur.
Dans ce contexte, ajoute Frédéric Sauvage, «poser des panneaux solaires sur les toitures ne suffira pas pour ces nouvelles architectures. A l’inverse, on peut imaginer solariser des façades entières afin qu’elles deviennent des sources d’approvisionnement en électricité». Or, ainsi que le montre l’opposition aux éoliennes, l’acceptation sociale est un élément important pour permettre la généralisation de ces technologies, d’où l’avantage des cellules transparentes, qui ne se distinguent pas des vitrages.
Actuellement, les cellules photovoltaïques produisent 35 Wc d’électricité par mètre carré, contre 150 Wc par mètre carré pour un panneau solaire conventionnel. «Cela peut paraître faible, mais notre technologie pourrait permettre de produire 50% de l’énergie consommée dans une maison contemporaine, qui comprend en moyenne 50 mètres carrés de surfaces vitrées», détaille Frédéric Sauvage, qui travaille à augmenter le rendement de ses cellules à l’horizon 2025/2026.
Encore en phase de maturation, le projet devrait voir son développement accéléré prochainement. Il fait partie des lauréats du premier appel à manifestation d'intérêt «Résilience énergétique» initié par le Réseau des Sociétés d'accélération des transferts technologiques (SATT) et l’Ademe dans le cadre du plan France 2030. Transition a également reçu, fin janvier, le prix Rev3 de la Résilience énergétique par la Région Hauts-de-France. Le soutien obtenu dans ce cadre permettra de stabiliser les performances de la technologie et d’optimiser son rendement de conversion en vue d’un transfert technologique auprès d’un industriel du bâtiment. «Ce soutien est très important pour la mise en relation avec le tissu économique et pour accélérer la sortie de cette technologie de notre laboratoire», se félicite Frédéric Sauvage, qui se concentre actuellement sur l’augmentation de la puissance et de la stabilité de sa technologie afin de pouvoir l'intégrer dans l’environnement réel.
