Les cellules solaires à colorant ont de nombreux atouts à faire valoir – faible coût, haute efficacité (14 %) même sous faible éclairement – mais elles se distinguent surtout de leurs concurrentes par leur couleur et leur transparence qui intéressent les architectes. Ainsi, la façade colorée du Palais des congrès de l'EPFL à Lausanne, construite en 2014, sur laquelle ont travaillé l'Irig et son partenaire industriel Solaronix, intègre-t-elle cette technologie émergente.
Cependant, pour s'acquitter de leur fonction photovoltaïque, ces cellules doivent absorber la lumière solaire. Il faut donc en principe trouver un compromis entre transparence et efficacité de conversion pour des applications de vitrages.
Les chercheurs de l'Irig contournent cette difficulté en proposant des cellules dont la transparence s'adapte à l'ensoleillement. Comme les lunettes photochromiques, elles s'assombrissent sous fort éclairement pour produire de l'électricité et s'éclaircissent dès que la lumière du soleil décline.
Ils ont sélectionné trois colorants photochromes parmi une vingtaine et ont optimisé leur formulation et leur structure afin de concilier photochromisme et effet photovoltaïque. Ils les ont ensuite intégrés à des cellules à colorant. Ces colorants passent du jaune pâle à l'orangé, au rouge ou encore au vert foncé sous forte luminosité et présentent des efficacités photovoltaïques comprises entre 1,5 et 4,2 %
Une cellule de surface active de 14 cm² a ainsi produit 32,5 mW après coloration verte.
Les premiers résultats en termes de stabilité sont également très encourageants (au moins 50 jours sans encapsulation). Il reste à optimiser les vitesses de transition entre faible et forte luminosités. Si la « coloration » des cellules ne dure que quelques minutes, la « décoloration » qui s'opère en quelques heures devrait être ramenée à une demi-heure.
Ces travaux menés dans l'UMR Systèmes moléculaires et nanomatériaux pour l'énergie et la santé (SyMMES, CEA-CNRS-UGA) sont soutenus par l'ANR et par une bourse ERC qui a débuté en septembre 2019.