Imaginez-vous debout devant un mur de fenêtres, arpentant la vue. Vous entendez quelqu'un entrer dans la pièce derrière vous. Ton tour. "Bienvenue, " me direz-vous. " Voici la vidéo que je voulais vous montrer. " D'une simple pression sur un bouton, la vue disparaît et les fenêtres se transforment en écran de télévision haute définition.

Non, ton ami n'est pas James Bond, et vous n'êtes pas le prochain Q. Pourtant, même pendant que vous regardez la vidéo, votre télé-fenêtre fait autant pour aider à éviter une catastrophe mondiale que n'importe quel gadget du film Bond. Tu vois, c'est aussi un panneau solaire, récoltant constamment l'énergie renouvelable du soleil. Le problème du changement climatique n'est pas un super-vilain de cinéma typique, mais c'est un problème plus délicat que celui posé par Goldfinger. Pire, les efforts de l'humanité pour le résoudre avec les technologies existantes ne fonctionnent pas assez vite.

Les héros qui se précipitent à la rescousse pourraient être une nouvelle technologie appelée semi-conducteurs organiques, une nouvelle façon de fabriquer des matériaux qui conduisent l'électricité uniquement sous certaines conditions. La plupart des semi-conducteurs de l'électronique moderne sont en cristallin, éléments rocheux comme le silicium. Semi-conducteurs organiques, par contre, sont constitués principalement de molécules à base de carbone. Leur fabrication nécessite moins d'énergie que les semi-conducteurs conventionnels. Une cellule photovoltaïque classique, par exemple, peut prendre des années pour produire autant d'énergie qu'il en a fallu pour le construire; une cellule photovoltaïque organique ne prend que quelques mois.

Cependant, peut-être la chose la plus excitante à propos des semi-conducteurs organiques est qu'il est possible de concevoir des molécules qui sont flexibles, poids léger, coloré ou complètement transparent. Dans le laboratoire où je travaille, nous concevons et testons de nouvelles petites molécules qui ont des propriétés ciblées - comme faire un simple volet transparent dans une fenêtre, écran et panneau solaire.

Capter l'énergie solaire

Fabriquer un panneau solaire qui est aussi une fenêtre demande un peu de créativité :ce doit être quelque chose qui à la fois absorbe la lumière, faire de l'électricité, et laisse passer la lumière, pour laisser les gens voir à l'intérieur et à l'extérieur.

Notre matériau tire parti du fait qu'une fenêtre n'a besoin que de transmettre la lumière visible par l'homme; dans mon labo, nous pouvons fabriquer des molécules qui n'absorbent que la lumière UV et infrarouge, longueurs d'onde de la lumière que nos yeux ne voient pas. Ce sont des parties du spectre que nous ne voulons pas vraiment passer à travers une fenêtre de toute façon. La lumière UV vous donne un coup de soleil. Et la lumière infrarouge est chaude :la filtrer peut économiser sur la consommation d'énergie et les dépenses de climatisation. Il est vrai que notre méthode ne capte pas absolument toute l'énergie du soleil, mais ça va. La quantité d'énergie solaire qui atteint la Terre chaque heure est supérieure à ce que l'humanité utilise en un an.

Inverser le processus

Les semi-conducteurs organiques sont également utiles pour fabriquer des moniteurs et des écrans. Si tu penses à ça, un écran est essentiellement un panneau solaire fonctionnant à l'envers. Il génère de la lumière à partir d'un courant électrique. Les panneaux solaires et les écrans d'affichage impliquent des conversions entre la lumière et l'électricité. Tout comme nous pouvons concevoir des semi-conducteurs organiques transparents, nous pouvons concevoir des molécules qui émettent des couleurs de lumière spécifiques lorsqu'un courant électrique est appliqué.

Rassemblez une molécule qui émet du rouge, une molécule qui émet du bleu, et une molécule qui émet du vert, et vous avez une diode électroluminescente organique. Ce sont la clé de ce que l'on appelle sur le marché des téléviseurs et des moniteurs les écrans OLED.

Pour créer une fenêtre intelligente, nous aurions besoin de déposer deux couches de semi-conducteurs organiques - une couche pour générer de l'électricité à partir de la lumière du soleil et une autre pour émettre de la lumière - sur une plaque d'un matériau conducteur transparent, comme l'oxyde d'indium et d'étain. Ces technologies existent, mais ne sont pas encore disponibles à la vente.

Assembler les morceaux

La moitié de cet appareil est déjà disponible dans le commerce :les OLED haute résolution économes en énergie sont un grand succès sur le marché des téléviseurs domestiques et de bureau.

Entreprises vendant des panneaux solaires organiques, et même des fenêtres à panneaux solaires organiques, commencent tout juste. Des efforts de recherche en cours, comme le mien, visent à optimiser les propriétés de ces matériaux, augmenter leur efficacité, et les rendre plus durables.

Comme nous améliorons les composants, nous trouverons également des moyens d'intégrer ensemble des cellules solaires à semi-conducteurs organiques et des écrans à semi-conducteurs organiques. C'est peut-être dans quelques années encore, mais il y a certainement une incitation à le faire, avec autant d'applications possibles. Une voiture électrique avec des vitres intelligentes pourrait collecter suffisamment d'énergie solaire pour conduire la voiture de 10 à 15 miles par jour, assez pour un trajet typique. Des indications routières pourraient apparaître sur le pare-brise, trop. Partout où il y a une fenêtre - que ce soit dans un gratte-ciel ou un mobil-home - il pourrait y avoir une fenêtre intelligente, gain de place, économiser de l'énergie et laisser les occupants se sentir comme James Bond.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.