Les panneaux solaires ont un potentiel énorme pour fournir une énergie renouvelable abordable, mais beaucoup de gens voient les panneaux noirs et bleus traditionnels comme une horreur. Architectes, les propriétaires et les urbanistes pourraient être plus ouverts à la technologie s'ils pouvaient installer des panneaux verts qui se fondent dans le paysage, panneaux rouges sur les toits et blancs camouflés en murs.

Une nouvelle étude publiée cette semaine dans Lettres de physique appliquée nous rapproche un peu plus d'un avenir coloré, panneaux solaires performants. Les chercheurs ont développé une méthode pour imprimer des panneaux solaires existants avec des nanomotifs de silicium qui renvoient la lumière verte vers un observateur. Les panneaux ont un aspect vert sous la plupart des angles, mais ne montrent qu'une réduction de puissance d'environ 10 pour cent en raison de la perte de lumière verte absorbée.

"Certaines personnes disent 'pourquoi voudriez-vous rendre les cellules solaires moins efficaces ?' Mais nous pouvons rendre les cellules solaires belles sans perdre trop d'efficacité, " dit Verena Neder, chercheur à l'AMOLF et auteur principal de l'article. « La nouvelle méthode pour changer la couleur des panneaux est non seulement facile à appliquer, mais aussi attrayante en tant qu'élément de conception architecturale et a le potentiel d'élargir leur utilisation.

La plupart des recherches sur les cellules solaires se sont concentrées sur l'augmentation de l'efficacité et la réduction des coûts. Actuellement, les panneaux solaires vendus aux consommateurs peuvent idéalement transformer jusqu'à 22% de la lumière du soleil en énergie utilisable. Des panneaux solaires colorés sont déjà sur le marché, mais les colorants et les revêtements réfléchissants qui leur donnent leur couleur réduisent considérablement leur efficacité.

Neder et ses collègues ont créé leur efficacité, panneaux solaires verts par lithographie soft-print, qui fonctionne un peu comme un tampon en caoutchouc optique pour imprimer un réseau dense de nanocylindres de silicium sur les surfaces cellulaires. Chaque nanocylindre mesure environ 100 nanomètres de large et présente une résonance électromagnétique qui diffuse une longueur d'onde particulière de la lumière. La géométrie du nanocylindre détermine la longueur d'onde qu'il diffuse et peut être affinée pour changer la couleur de la cellule solaire. L'empreinte réduit l'efficacité du panneau solaire d'environ 2 %.

"En principe, cette technique est facilement évolutive pour la technologie de fabrication, " dit Albert Polman, un chef de groupe scientifique à l'AMOLF et auteur principal de l'article. "Vous pouvez utiliser un tampon en caoutchouc de la taille d'un panneau solaire qui, en une seule étape, peut imprimer tout le panneau plein de ces petits, nanoparticules exactement définies."

Contrairement aux panneaux solaires colorés existants, les nanomotifs donnent une apparence cohérente sous différents angles. "La structure que nous avons réalisée est peu sensible à l'angle d'observation, donc même si vous le regardez sous un grand angle, il apparaît toujours vert, " dit Neder.

Les nanomotifs pourraient également être utiles pour fabriquer des cellules solaires en tandem, qui empilent plusieurs couches, chacun conçu pour absorber certaines parties du spectre, pour atteindre des rendements supérieurs à 30 pour cent.

Prochain, les chercheurs conçoivent des empreintes pour créer des cellules solaires rouges et bleues. Une fois qu'ils maîtrisent ces trois couleurs, les couleurs primaires de la lumière, ils peuvent créer n'importe quelle couleur, potentiellement même blanc. "Il faut combiner différentes nanoparticules, et s'ils sont très proches les uns des autres, ils peuvent interagir et cela affectera la couleur, " Polman a déclaré. " Passer au blanc est un très grand pas. "