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In outdoor tests, a transparent surface at Karlsruhe Institute of Technology did three jobs at once: it generated electricity, produced heat and cooled itself. The prototype reached 6.5 °C below ambient temperature, delivered an electrical power density of 60.6 W/m² and produced temperatures of up to 110.8 °C for heat use.
Lors d'essais en extérieur, une surface transparente de l'Institut de technologie de Karlsruhe a rempli trois fonctions à la fois : elle a produit de l'électricité, généré de la chaleur et s'est refroidie elle-même. Le prototype a atteint 6,5 °C sous la température ambiante, fourni une densité de puissance électrique de 60,6 W/m² et produit des températures allant jusqu'à 110,8 °C pour des applications de chauffage.
The device combines solar energy with passive daytime radiative cooling, or PDRC—a way to lose heat by emitting infrared radiation into space without using power. Its transparent cooling layer is made from a silica plate coated with polydimethylsiloxane, a silicone polymer. Sunlight passes through it, while heat escapes through the “atmospheric window,” a range of wavelengths in which Earth’s atmosphere is especially transparent to thermal radiation.
Le dispositif combine l'énergie solaire avec le refroidissement radiatif passif en journée, ou PDRC — une méthode qui permet d'évacuer la chaleur en émettant un rayonnement infrarouge vers l'espace sans consommer d'énergie. Sa couche de refroidissement transparente est constituée d'une plaque de silice recouverte de polydiméthylsiloxane, un polymère silicone. La lumière solaire la traverse, tandis que la chaleur s'échappe par la « fenêtre atmosphérique », une plage de longueurs d'onde dans laquelle l'atmosphère terrestre est particulièrement transparente au rayonnement thermique.
Below that layer, a Fresnel lens concentrates the transmitted sunlight onto a much smaller photovoltaic-thermal collector. That collector makes electricity and heat. The arrangement addresses the system’s central conflict: the solar collector must become hot enough to harvest energy, while the radiative cooler must stay cold. Keeping the two components physically apart lets the prototype do both.
Sous cette couche, une lentille de Fresnel concentre la lumière solaire transmise sur un capteur photovoltaïque-thermique beaucoup plus petit. Ce capteur produit de l'électricité et de la chaleur. Cette configuration répond au conflit central du système : le capteur solaire doit devenir suffisamment chaud pour récupérer l'énergie, tandis que le refroidisseur radiatif doit rester froid. Le fait de séparer physiquement les deux composants permet au prototype de faire les deux.
The work was led by Dr. Gan Huang’s team at KIT’s Institute of Microstructure Technology, with doctoral researcher Iván Alberto Cruz García as first author and collaboration from Stanford University professor Shanhui Fan. It builds on KIT research from 2024, which produced a transparent material capable of cooling buildings while transmitting daylight. The study, “Co-harvesting universe coldness and solar energy for tri-generation of cooling, electricity, and heating,” was published in Cell Reports Physical Science (2026), DOI: 10.1016/j.xcrp.2026.103492.
Les travaux ont été dirigés par l'équipe du Dr Gan Huang à l'Institut de technologie des microstructures de KIT, avec le chercheur doctorant Iván Alberto Cruz García comme premier auteur et la collaboration de Shanhui Fan, professeur à l'université Stanford. Ils s'appuient sur des recherches menées par KIT en 2024, qui avaient produit un matériau transparent capable de refroidir les bâtiments tout en transmettant la lumière du jour. L'étude, intitulée « Co-harvesting universe coldness and solar energy for tri-generation of cooling, electricity, and heating », a été publiée dans Cell Reports Physical Science (2026), DOI : 10.1016/j.xcrp.2026.103492.
So what changes in practice? A roof or facade could eventually provide several energy services without dedicating separate surfaces to panels, thermal collectors and cooling equipment. The concept may be relevant to energy-intensive sites such as AI data centers, which need substantial electricity and cooling at the same time. These are envisaged applications, not uses demonstrated by the prototype. For now, however, this is a prototype: KIT says the next steps are to improve the optical design, thermal management and solar cells.
Qu'est-ce que cela change en pratique ? Un toit ou une façade pourrait à terme fournir plusieurs services énergétiques sans réserver des surfaces distinctes aux panneaux, aux capteurs thermiques et aux équipements de refroidissement. Le concept pourrait intéresser des sites très énergivores comme les centres de données dédiés à l'IA, qui ont simultanément besoin d'importantes quantités d'électricité et de refroidissement. Il s'agit d'applications envisagées, et non d'usages démontrés par le prototype. Pour l'instant, il ne s'agit toutefois que d'un prototype : KIT indique que les prochaines étapes consistent à améliorer la conception optique, la gestion thermique et les cellules solaires.