I “ vetri fotovoltaici ” (“ vetri fotovoltaici ” o “ pensiline fotovoltaiche ”) sono materiali e dispositivi che utilizzano i cosiddetti pannelli di vetro fotovoltaico (che possono essere più o meno trasparenti o colorati).
Questo vetro consente di produrre elettricità da parte dello spettro visibile o invisibile della luce solare. Queste tecniche stanno ancora emergendo. I primi vetri di questo tipo disponibili sul mercato sono destinati principalmente ad essere integrati nell'edificio, ma alcuni test coinvolgono veicoli ( ad esempio i finestrini degli aerei ) o oggetti collegati .
Potenzialmente, una vetrata fotovoltaica può anche essere una vetrata isolante , parietodinamica (ovvero capace di recuperare e recuperare le calorie catturate tra le molteplici lastre di una vetrata multistrato e / o isolante), o anche "intelligente" e connessa , la sua funzione primaria di fonte di luce diurna, e proteggendo l'interno dai raggi UV solari e restituendo o utilizzando lo spettro infrarosso (catturato da un materiale polarizzante e / o un polimero adatto che cattura l'infrarosso, come quello prodotto ad esempio dal gruppo giapponese Sumitomo Chemical ) .
Le lenti connesse del tipo Wysips (acronimo di "What You See Is Photolvoltaic" e nome di una startup francese con 30 dipendenti nel 2013), basate su ottiche lenticolari possono, secondo il loro progettista, essere integrate in telefoni il cui schermo può essere ricaricato. loro, e-reader , orologi, alette parasole, tende, pannelli informativi, ecc.
In determinate condizioni tecnologiche, è possibile generare più elettroni con un singolo fotone (principio di "conversione verso il basso" ) e due fotoni infrarossi o UV possono produrre un fotone visibile (principio di "conversione verso l'alto" ). Vetri luminescenti (o ceramiche) potrebbero così (grazie ai solfuri a bassa energia fononica ) migliorare l'efficienza di alcune celle fotovoltaiche. Un laboratorio dell'Università di Cambridge è stato così in grado di recuperare l'energia dei fotoni blu poco sfruttati nei sistemi convenzionali (più energetici dei fotoni rossi e più penetranti nell'acqua) riuscendo a generare due elettroni da un fotone blu , che potrebbe aumentare l'efficienza di una cella solare ibrida al 44%.
Questa forma di produzione di elettricità potrebbe contribuire ai principi della costruzione di energia positiva e al decentramento della produzione di elettricità, due degli assi della terza rivoluzione industriale . I materiali organici hanno ancora il difetto di una durata di vita più breve (da 7 a 10 anni), che speriamo di poter estendere (a circa venti anni).
Nel 2016 questi utilizzi sono ancora molto emergenti, ma le versioni già disponibili sul mercato di questi materiali ne consentono l'utilizzo in lucernari, tetti in vetro, frangisole , bow window , facciate continue o lastre. Pavimento in vetro antiscivolo.
Il materiale è trasparente o semitrasparente, varianti più o meno opacizzate sono appropriate in alcune stanze (tipo bagno).
I film flessibili in fase di sviluppo potrebbero consentire nuovi usi.
La finestra o l'oggetto vetrato può essere elettricamente “indipendente” (se dotato di batteria) o al contrario essere connesso alla rete locale o globale, ad una rete elettrica intelligente , e così via. come un classico modulo fotovoltaico (tramite cavi, una scatola elettrica, un inverter, ecc.)
Il primo progetto di sviluppo industriale del vetro fotovoltaico sarebbe stato portato avanti dal gruppo giapponese Nihon Telecommunication, ma congelato a causa di una resa media che poi si è attestata al 7%, per un costo troppo alto (1000-2000 dollari al metro quadro, cioè 1.5 il prezzo di una finestra a triplo vetro di fascia alta).
Al Massachusetts Institute of Technology , i ricercatori hanno quindi esplorato nuovi modi per produrre celle fotovoltaiche organiche trasparenti in grado di far passare la luce visibile ma di migliorare il fotovoltaico a infrarossi. La resa era bassa (1,7%) ma già migliore dell'1% di efficienza delle celle fotovoltaiche organiche trasparenti allora disponibili.
L'obiettivo era ottenere un'efficienza del 12% nel vetro solare , che lo avrebbe reso competitivo con i pannelli fotovoltaici convenzionali. Questo 12% è stato raggiunto nel 2013 da Heliatek tramite una “ cella fotovoltaica tandem ” .
Una soluzione consiste nell'inserire queste celle solari organiche in una pellicola traslucida applicata ad una lastra convenzionale (o ad un substrato flessibile) o meglio tra due strati di vetro all'interno di una doppia lastra, che proteggerà la pellicola.
Nel 2013, il gruppo Romande Énergie ha sostenuto l'installazione di 300 m 2 di pannelli fotovoltaici traslucidi e colorati (sviluppati nel 1991 dal ricercatore Michael Grätzel ) sulla facciata ovest del nuovo centro congressi della Scuola Politecnica Federale di Losanna , la “ Swiss Tech Convention Center (en) ”. I pannelli sono disponibili in 5 diverse tonalità di rosso, verde e arancione e sono stati installati secondo un concept messo in atto dagli artisti Daniel Schlaepfer e Catherine Bolle .
La società "Onyx Solar" ha annunciato in ottobre 2016sul suo sito web “70 progetti completati in 25 paesi e 30 premi internazionali” . Negli anni 2000-2010, la società di ingegneria Aixoise Sunpartner Technologies ha sviluppato una tecnologia di vetratura fotovoltaica trasparente con sensori integrati, denominata Wysips (da 10 a 90 watt, contro i 170 W / m 2 di potenza media di un pannello fotovoltaico convenzionale.
Dalla stessa azienda è stato prodotto un prototipo di finestrino per aereo con batteria integrata; può adattare automaticamente la sua trasparenza alla luce ambientale e caricare piccoli dispositivi elettrici. Una finestra così domotizzata potrebbe accumulare energia sufficiente per il funzionamento di tapparelle automatiche o un'apertura / chiusura in base alla temperatura e alle condizioni meteorologiche, ecc.