L’invention d’une fenêtre solaire à points quantiques qui génère de l’électricité et isole les maisons de la chaleur

Les points quantiques sont des nanoparticules semi-conductrices que les scientifiques peuvent synthétiser par des procédés modernes de chimie colloïdale. Leurs propriétés émettrices de lumière supérieures font d’eux un composant intéressant pour inventer un dispositif qui sert à récolter la lumière du soleil. Les scientifiques du Laboratoire national de Los Alamos ont ainsi eu l’idée de les utiliser afin de développer cette fenêtre solaire à double vitrage. Ce nouveau système permet d’absorber les différentes parties du spectre solaire pour les convertir en électricité. De plus, il peut améliorer grandement l’isolation thermique d’un bâtiment tout en y offrant un peu d’ombre.

Comment fonctionne ce collecteur solaire à base de points quantiques ?

Selon Victor Klimov, le chercheur qui dirige le Centre de photophysique solaire avancée de Los Alamos, ce nouveau concept repose sur la « division du spectre solaire ». Cette approche offre la possibilité de traiter séparément les photons solaires à haute énergie et ceux à basse énergie. L’objectif est d’améliorer le photocourant et d’augmenter la puissance de sortie globale. En pratique, cette technologie de fenêtre solaire est composée de deux types de points quantiques. La surface de la vitre avant comprend une couche de points quantiques avec des ions de manganèse qui sont particulièrement émissifs. Elle est capable d’absorber les parties bleues et ultraviolettes du spectre solaire. De plus, elle élimine quasiment toutes les pertes provoquées par l’auto-absorption par les points quantiques.

Afin de compléter cette innovation, la surface de sa vitre arrière est composée d’une couche de points quantiques à base de séléniure de cuivre et d’indium. Celle-ci a pour rôle d’intercepter le reste du spectre solaire. À la suite de l’absorption de la lumière, les points réémettent des photons à une longueur d’onde plus importante. Par le processus de réflexion interne totale, ces photons sont dirigés vers les bords de la fenêtre où des cellules solaires intégrées les collectent et les convertissent en électricité.

Quel est l’intérêt de cette invention ?

Cette technologie de fenêtre à double vitrage à base de points quantiques pourrait compléter le système solaire photovoltaïque, explique les chercheurs. Il est possible de l’intégrer dans des panneaux solaires traditionnels ou dans des fenêtres semi-transparentes des bâtiments. Selon Klimov, cette nouvelle solution constitue un excellent moyen d’alléger les coûts de l’énergie solaire. En effet, la structure de ce collecteur solaire innovant est constituée de deux couches de points quantiques abordables. Il nécessite donc peu de matériaux coûteux. De plus, ce système se révèle très performant, selon ses concepteurs.

D’après les résultats d’une étude publiés dans Nature Photonics, un prototype de 230 cm² a affiché un rendement de conversion énergétique de 3,1 %. Cependant, les chercheurs estiment que ce rendement pourrait rapidement augmenter et atteindre même les 100 % avec des fenêtres de plus de 2 500 cm². D’ailleurs, plusieurs tests ont démontré que les capteurs solaires à base de points quantiques peuvent s’adapter à tous les besoins. De plus, ils pourraient être construits sous différentes tailles et être assemblés pour alimenter une maison ou un appartement.

Ils feraient office non seulement de système de production d’énergie, mais aussi de fenêtre et de dispositif d’isolation thermique pour le bâtiment. Ils conviendraient parfaitement aux bâtiments situés dans les zones urbaines où l’on manque souvent d’espaces pour installer des systèmes solaires photovoltaïques conventionnels. Pour avoir plus d’informations sur cette invention, vous pouvez lire un autre article la concernant sur solarmagazine.com.