Un avenir 
proche

   

L'avenir de panneaux solaires photovoltaïques

La première génération de panneaux photovoltaïques, mise au point il y a plus de 30 ans, était basée sur de plaques de silicium utilisées dans la production de processeurs. Les innovations dans le choix des matériaux et dans les procédés de fabrication ont permis d'augmenter de rendement des cellules régulièrement. La concentration de l'énergie solaire sur des cellules plus performantes est une autre voie de développement. Mais elle ne saurait pas répondre à la demande en croissance exponentielle du marché.

La seconde génération vit le jour il y a une décennie avec l’arrivée des premières cellules à couches minces. Cette technologie permet de couvrir de grandes surfaces avec des panneaux photovoltaïques flexibles et légers.

La troisième génération est issue de la nanotechnologie, les panneaux photovoltaïques ressemblent à celui des couches minces, mais les coûts de production sont plus faibles, car les cellules sont imprimées sur un support. La production en masse, cent fois plus rapide que la méthode conventionnelle, risquerait bien de rendre les panneaux solaires accessibles à tous dans une avenir proche.

La concentration

Le rendement des modules photovoltaïques est généralement moins de 16% pour les cellules monocristallines et polycristallines et moins de 10% pour les cellules amorphe, cependant de nouveaux produits avec des rendements beaucoup plus élevés sont dans une phase de recherche et de développement.

Un rendement de 40,7% a été atteint par l'entreprise américaine Spectrolab en 2006, avec une cellule "multi-jonction" composée de plusieurs couches différentes qui captent des parties distinctes du spectre solaire.
Ces cellules de haut rendement sont particulièrement adapté à la concentration solaire, parce elles coûtent cher. Les modules photovoltaïques à concentration
permettent une utilisation de l’effet loupe pour démultiplier l’impact du rayonnement du soleil et augmenter la production d'une surface de cellule donnée.

 
Module à concentration solaire développé par Spectrolab (filiale de Boeing)

Nano-technologies

La technologie Cuivre Indium Sélénium (CIS) présente plusieurs avantages. C'est une technologie de couche mince qui peut être construite sur un substrat flexible.
Les progrès réalisé ces dernières années permettent aux cellules CIS d'approcher les rendements atteints par les cellules silicium polycristallin (autour de 12% de rendement) avec un coût de fabrication bien inférieur. 

Les grands groupes investissent massivement au sein de la plus prometteuse des "startups" photovoltaïques.

Nanosolar avait déjà rempli son carnet de commandes pour 18 prochains mois avant même d’avoir commencé la production dans ses locaux tout neufs.


Fabrication continue de cellules CIS par impression. 
Photo Nanosolar : www.nanosolar.com

 


 

Les nano-technologies ouvrent de nouveaux horizons pour les produits photovoltaîques. Innovalight dans le Silicon Valley développe un "encre de silicium" composé des nanoparticules de silicium mélangées à un solvant et versées sur un substrat. Le solvant est ensuite extrait, laissant une cellule solaire dont la forme dépend de la surface où elle a été versée.

Photo Innovalight
www.innovalight.com


Les chercheurs de l'Institut Fraunhofer de l'énergie solaire (ISE) à Fribourg-en-Brisgau travaillent des procédés pour la production en masse de cellules photovoltaïques organiques de l'épaisseur d'une feuille de papier.

Les cellules solaires organiques ont de bonnes perspectives d'avenir, mais elles ne sont pas encore en mesure de concurrencer les cellules en silicium car leur rendement reste faible.

Hydrogène "propre"

L'hydrogène est l'atome le plus répandu de l'univers, mais il n'existe pas à l'état pur et il faut le fabriquer avant l'utiliser. Ainsi, l'hydrogène n'est pas une source d'énergie mais un vecteur.

Le vecteur "hydrogène" est intéressant à trois conditions: qu'il soit d'origine renouvelable, qu'il puisse être stocké et ensuite distribué à des conditions économiques raisonnables. Les vrais défis sont l'extraction d'hydrogène propre et son stockage de manière sûre et économique.

Stocker le surplus d'énergie éolienne, solaire ou géothermique sous forme d'hydrogène est possible mais des chercheurs mettent en lumière deux filières propres très séduisantes.

La première consiste à réaliser une photolyse de l'eau. Cette conversion directe recourt à des photo-catalyseurs à semi-conducteur immergés dans un électrolyte aqueux ou dans l'eau.

La deuxième approche est biologique: elle vise à imiter ou à améliorer ce que font naturellement certains micro-organismes, comme les algues ou les bactéries. Les voies synthétiques ou biologiques offrent le moyen le plus élégant et le plus économique de produire de l'hydrogène en grandes quantités ; car l'énergie solaire est inépuisable, et sa disponibilité spatiale compense les faibles rendements.

Une course scientifique majeure s'est engagée au sein des chercheurs du monde, qui avance à grands pas grâce aux nanotechnologies. Mais disposer de l'hydrogène est une chose; savoir la stocker de manière rationnelle et à des coûts économiques s'avère tout aussi important. Cette course vers l'hydrogène "propre" devient passionnante.

Nanoptek est une entreprise américaine qui a mis au point une méthode de production d'hydrogène à moindre coût, grâce à l'énergie solaire. 

La société affirme que son procédé peut rivaliser avec la production d'hydrogène à partir de gaz naturel (la méthode la moins chère utilisée actuellement) et ce, sans produire de gaz à effet de serre.

Le procédé utilise le titane, modifié pour absorber la lumière du soleil. Avec cette méthode, l'hydrogène peut être produit à faible coût à proximité de son lieu d'utilisation, limitant ainsi les dépenses énergétiques supplémentaires.

http://www.nanoptek.com/


www.outilssolaires.com