Pourquoi les panneaux solaires sont-ils bleus?
Techniquement, les panneaux solaires ne sont pas bleus. C’est juste l’impression qu’ils nous donnent. «Lorsque nous voyons une couleur, nous voyons en réalité la lumière réfléchie par un matériau», explique Sarah McCormack, professeure agrégée au Trinity College de Dublin. Comme l’explique Sarah McCormack, un panneau solaire absorbe un large éventail de longueurs d’onde lumineuses, essentiellement un arc-en-ciel de couleurs différentes. Toute lumière qui n’est pas absorbée est réfléchie, ce que l’œil humain perçoit comme un bleu foncé ou bleu marine. «La grande majorité des panneaux solaires que vous voyez sur un toit ou dans un champ sont fabriqués à partir de silicium», ajoute Sarah McCormack. «C’est la nature même d’une tranche de silicium de refléter une couleur bleu foncé ou bleu marine.» Si le silicium excelle à absorber la lumière dans une large gamme de longueurs d’onde, il ne le fait pas très efficacement. En fait, le silicium a une efficacité théorique d’environ 30 % seulement. «En d’autres termes, le silicium absorbe très bien la lumière, mais ne la convertit pas en électricité aussi efficacement que nous le souhaiterions», explique Sarah McCormack.
De nouveaux matériaux pour une efficacité accrue
Ceci étant dit, les panneaux solaires en silicium ont énormément gagné en efficacité au fil du temps. Vous vous souvenez peut-être que les panneaux solaires étaient bleus et brillants, voire un peu criards, il y a à peine dix ans. Mais aujourd’hui, ces panneaux polycristallins ont été largement remplacés par des panneaux monocristallins. Fabriqués à partir de silicium pur, les panneaux monocristallins sont plus efficaces et plus performants que les anciens modèles. Il est toutefois encore possible de les améliorer, et c’est pour cela que des chercheurs comme Sarah McCormack regardent au-delà du silicium et étudient différents types de matériaux susceptibles d’augmenter les niveaux d’efficacité. «On ne peut pas rendre les cellules en silicium plus efficaces que 30 %, mais on peut créer des matériaux plus efficaces», explique Sarah McCormack. Contrairement au silicium, qui absorbe la lumière de l’ensemble du spectre lumineux, ces nouveaux matériaux cherchent à absorber une couleur particulière ou une partie seulement d’une longueur d’onde. «Vous prenez une cellule qui capte la lumière rouge, une autre qui peut capter la lumière verte, vous les mettez ensemble et, en théorie, vous obtenez un panneau capable d’absorber l’ensemble du spectre électromagnétique à un niveau d’efficacité très élevé», fait remarquer Sarah McCormack. L’un de ces matériaux est la pérovskite, qui possède la même structure cristalline que le minéral composé de titanate de calcium. Le projet PERTPV, financé par l’UE, utilise ce matériau pour construire un nouveau type de cellule solaire empilable qui pourrait déboucher sur un panneau solaire plus puissant, plus efficace et plus durable. «Lorsqu’elles sont utilisées comme matériau absorbant, les pérovskites ont démontré leur capacité à produire des cellules très efficaces, dont le rendement est presque équivalent à celui des cellules traditionnelles en silicium», explique à CORDIS le professeur Henry Snaith de l’université d’Oxford.
Ne plus refléter le bleu
Pour sa part, Sarah McCormack travaille à améliorer l’efficacité des panneaux solaires en utilisant des vitrages luminescents. «Différents vitrages luminescents nous permettent de capter différentes longueurs d’onde de la lumière, ce qui pourrait nous aider à rendre les panneaux solaires plus efficaces, notamment pour une utilisation dans des conditions nuageuses», explique-t-elle. Ces vitrages luminescents pourraient également ouvrir la voie à des panneaux solaires de différentes couleurs. «L’amélioration de l’efficacité passe en partie par l’utilisation de panneaux plus nombreux, mais l’espace sur un toit est limité», ajoute-t-elle. «Des panneaux colorés et esthétiques peuvent être facilement intégrés aux façades des bâtiments, ce qui augmente considérablement la surface disponible pour l’installation de panneaux solaires.» En cas de succès du projet, l’époque des panneaux solaires exclusivement bleu foncé pourraient bien être révolue. Les panneaux solaires pourraient devenir aussi colorés que les longueurs d’onde de la lumière. Cliquez ici pour en savoir plus sur les recherches de Sarah McCormack: les façades colorées qui alimenteront les bâtiments solaires de demain
Mots‑clés
PEDAL, panneau solaire, longueurs d’onde de la lumière, silicium, électricité, panneaux polycristallins, panneaux monocristallins, pérovskite, PERTPV