Les vitres teintées intelligentes sont une technologie d’avant-garde qui permet à l’utilisateur de contrôler la quantité de lumière ou de chaleur qui passe à travers une vitre. Une équipe de chercheurs a trouvé comment améliorer l’efficacité et la durabilité des vitrages intelligents tout en réduisant leur coût.
Contrôler la teinte des vitrages permet de faire entrer plus de lumière naturelle dans les bâtiments en réduisant la consommation énergétique des systèmes de climatisation et de chauffage, de 10 à 20 %.
Vitrages dynamiques : inconvénients des technologies actuelles
Après plus de 20 ans d’existence, les vitrages dynamiques peinent à apparaître sur le marché et les exemples industriels sont rares. Pourquoi un tel constat ?
Ces dernières décennies, la majorité de la recherche dans ce domaine s’est concentrée sur l’électrochromie « classique » :
- les molécules électrochromes organiques conductrices ;
- les oxydes métalliques électrochromiques (WO3, NiOx, etc.).
Si, sur le papier, les propriétés de ce type de vitrages électrochromes semblent séduisantes, ces technologies souffrent malheureusement de désavantages qui freinent leur commercialisation à grande échelle. Ainsi, il est difficile de cumuler l’ensemble des caractéristiques intéressantes dans un même produit, car :
- les teintes de couleur sont rarement neutres ;
- leur opacité maximale n’excède pas 70 % ;
- la rapidité à atteindre la teinte désirée n’est pas toujours suffisante ;
- ces technologies sont souvent trop chères.
Une solution simple et efficace
Dans une publication récente, une équipe de chercheurs de l’Université Boulder du Colorado décrit une méthode de fabrication alternative. Cette nouvelle approche, basée sur le principe d’électrodéposition métallique réversible (Reversible metal electrodeposition, RME), consiste ni plus ni moins à réaliser une cellule électrochimique.
Cette cellule électrochimique est constituée de deux électrodes : l’une est un oxyde conducteur transparent (comme l’oxyde d’indium-étain, ou ITO), l’autre contient des ions métalliques. Lorsque l’on fait passer un courant électrique, la fine couche métallique qui se forme par électrodéposition bloque ainsi la lumière. En inversant la polarité, le film métallique s’oxyde et retourne sous forme d’électrolyte, laissant de nouveau à nu l’électrode transparente.
Cette étude leur a permis de mettre en évidence l’efficacité d’un électrolyte aqueux, composé d’ions ClO4- et d’atomes de Bi et Cu. Une cellule de 225 cm² est ainsi capable de supporter au moins 10 000 cycles d’allumage/extinction de manière stable, d’atteindre en 1 minute 80 % d’opacité et de revenir à un état transparent en moins de 5 secondes.
Les vitrages intelligents : un marché en devenir
Plusieurs projets en rapport avec les verres intelligents ont vu le jour ces dernières années. Apple vient par exemple de déposer un brevet concernant un système de vitre teintée intelligente pour les voitures, utilisant des cristaux liquides cholestériques.
La solution proposée par l’équipe de CU Boulder intéresse elle aussi l’industrie automobile, de même que l’industrie aéronautique, les Boeing 787 Dreamliner étant déjà équipés en vitrages électrochromes.
Enfin, comme cette technologie est plus simple à mettre en œuvre, ne nécessite pas d’outils spécifiques et admet des cadences de production élevées, elle permettra certainement de produire des vitrages électrochromes abordables dans les années à venir.
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