Des cellules solaires qui se camouflent
Un papillon a donné aux chercheurs du Fraunhofer ISE l'indice décisif. Des modules solaires qui ressemblent à de la maçonnerie, à des tuiles ou à des éléments de façade personnalisés, tout en produisant de l'électricité presque sans perte de puissance. La nouvelle technique "ShadeCut" pourrait résoudre un point de discorde qui dure depuis des années, l'esthétique contre le tournant énergétique. Ce n'est plus forcément contradictoire.
Les films ShadeCut donnent aux modules photovoltaïques l'aspect de tuiles, ouvrant ainsi de nouvelles possibilités d'aménagement pour les toitures et les façades. Photo : © Fraunhofer ISE / Marco Ernst
La nature nous montre comment faire. Le papillon morpho produit l’éclat bleu intense de ses ailes non pas grâce à des pigments, mais grâce à des microstructures tridimensionnelles qui réfractent et réfléchissent la lumière. Des chercheurs du Fraunhofer ISE ont appliqué ce principe aux modules photovoltaïques. Un processus sous vide applique une structure de surface similaire sur le verre de couverture ou sur des films flexibles. Selon la finesse de la structure, on obtient ainsi des modules aux couleurs les plus diverses, du rouge brique à l’anthracite. Le résultat porte le nom de MorphoColor®.
Motifs directement dans le module
La nouveauté réside désormais dans la technique « ShadeCut », qui consiste à munir les films colorés d’encoches transparentes et à intégrer ainsi des motifs et des dessins complexes directement dans les modules solaires. Un laser ou un processus de découpe piloté par CAO insère le motif souhaité dans le film, qu’il s’agisse d’une structure en briques, d’une maçonnerie ou d’un logo d’entreprise. La technique fonctionne avec tous les modules photovoltaïques et solaires thermiques courants et peut être utilisée aussi bien comme film d’enrobage flexible que comme film de face arrière. Les modules colorés atteignent environ 95 pour cent de la performance d’un module comparable sans revêtement.
La fin du dilemme de la protection des monuments
Jusqu’à présent, le photovoltaïque intégré au bâtiment a souvent échoué en raison d’exigences esthétiques. En Suisse et en Allemagne, les bâtiments classés monuments historiques et les zones de protection des sites constituaient justement des obstacles importants. Dans plusieurs Länder allemands, la protection des monuments historiques a déjà été assouplie, à condition que la couleur des modules s’accorde avec celle de l’enveloppe du bâtiment. Les modules peuvent imiter à s’y méprendre la maçonnerie ou les tuiles et s’adapter parfaitement aux couleurs, explique le Dr Martin Heinrich, chef de groupe au Fraunhofer ISE. Une façade de démonstration en 78 nuances de couleurs a déjà été réalisée à la HSLU dans le cadre d’un projet Innosuisse dans la ville de Viscosis à Emmenbrücke.
Le BIPV sur le point de percer
Le marché du photovoltaïque intégré au bâtiment connaît une croissance rapide. Au niveau mondial, il est estimé à environ 85,9 milliards de dollars d’ici 2034, contre 28,3 milliards en 2026. En Suisse, depuis cette année, la procédure de déclaration des installations en façade simplifie les procédures d’autorisation, ce qui donne une nette impulsion à la demande de solutions esthétiques en façade. Les premiers modules tandem commerciaux axés sur le BIPV sont attendus en 2026 pour des marchés de niche. Fraunhofer ISE estime le potentiel total du PV sur les bâtiments à environ 1 000 GWp d’ici 2045.
Ce qui a vu le jour en laboratoire à Fribourg arrive maintenant sur les toits et les façades via un partenaire suisse.