Énergie et environnement

Les cellules solaires imprimables sont-elles l'avenir du secteur solaire mondial?

Les cellules solaires imprimables sont-elles l'avenir du secteur solaire mondial?


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Circuits électriques imprimables [Source de l'image:Wikimedia Commons]

Le fabricant américain de cellules solaires, Triton Solar, vient de signer un accord de 100 millions de dollars pour ouvrir une usine de fabrication dans l'État indien du Karnataka, visant à démarrer la production sur le site à partir d'août 2016. La société a annoncé la décision le 14e Décembre, ayant déjà, en avril, prévu de construire une installation dans le Madhya Pradesh. Triton Solar est basé dans le New Jersey et se spécialise dans les cellules solaires imprimables qui sont alimentées par la nanotechnologie et sont produites par une technique d'impression brevetée. En plus de fonctionner dans des conditions extérieures, les cellules peuvent également produire de l'énergie solaire à partir de l'éclairage ambiant, sans avoir besoin de lumière directe du soleil.

Jusqu'à présent, peu d'autres entreprises ou organisations ont adopté les couches minces solaires imprimables, malgré la technologie qui avait fait la une des journaux il y a deux ans en 2013. Research Organization (CSIRO), a démontré une mise à l'échelle des processus d'impression pour les cellules solaires organiques, ce qui leur a permis de faciliter l'impression continue de cellules solaires à hétérojonction en vrac (BHJ) en utilisant un substrat de 30 cm de large. Plusieurs modules de démonstration ont été développés pour l'évaluation. Il s'agissait de modules de cellules sensibilisées aux colorants (DSC) qui peuvent être imprimés sur un certain nombre de substrats, y compris le plastique, le verre ou l'acier. Ils fonctionnent grâce à la capacité de l'encre à capter la lumière du soleil et à la convertir en électricité. Cela pourrait potentiellement leur permettre d'être intégrés dans une gamme d'articles, tels que des étuis pour smartphone, tablette ou ordinateur portable. Cependant, à l'heure actuelle, ils sont 10 fois moins efficaces que le silicium standard.

En mars 2014, une équipe de scientifiques britanniques du National Physical Laboratory (NPL) de Middlesex a également développé des cellules solaires imprimables. Ceux-ci peuvent fonctionner les jours sombres où il y a peu de lumière solaire disponible et les applications potentielles incluent l'intégration dans le matériau des manteaux ou des sacs où ils pourraient être utilisés pour charger des appareils mobiles.

Une autre entreprise impliquée dans le développement de la technologie est Eight19, qui utilise des matériaux semi-conducteurs organiques provenant de matériaux abondants et potentiellement bon marché. Ces semi-conducteurs ont une forte capacité d'absorption de la lumière, environ 100 fois plus forte que celle du silicium, et ils peuvent être produits à partir d'une solution dans des conditions ambiantes qui à son tour rend le matériau ultra-mince. Cela signifie également qu'ils peuvent être imprimés à l'aide de procédés d'impression et de revêtement continu rouleau à rouleau, réduisant ainsi les coûts. Les dispositifs d'impression utilisés pour y parvenir sont déjà disponibles. Ils peuvent imprimer des matériaux de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de mètres par minute et sont couramment utilisés pour produire des emballages et des revêtements de haute qualité.

Étant donné que les couches minces sont extrêmement légères, il n'est pas nécessaire de renforcer le toit et la possibilité d'imprimer les cellules dans une gamme de couleurs signifie qu'elles pourraient potentiellement être beaucoup moins envahissantes que les panneaux solaires en silicium standard. L’industrie automobile s’intéresse également à l’énergie solaire à couche mince imprimable, en vue d’installer potentiellement des panneaux solaires photovoltaïques sur les toits des voitures, où ils contribueraient à recharger les circuits électriques du véhicule.

Cette technologie est encore à un stade précoce de développement, il faudra donc du temps avant de la voir déployée commercialement. Cependant, les progrès dans ce domaine sont impulsés par les universités du monde entier ainsi que par les grandes entreprises chimiques. Très souvent, cela nécessite une sorte d'arrangement de partenariat (Eight19 travaille avec l'Université de Cambridge et diverses sociétés de développement de matériaux).

L’histoire ne s’arrête cependant pas là, car les cellules solaires organiques imprimables disposent désormais d’une technologie concurrente - les cellules solaires pérovskite - qui ont atteint une efficacité de 20%, contre seulement 10%.

La pérovskite a commencé à attirer l'attention du secteur solaire il y a environ cinq ans. C'est un matériau qui contient du plomb, de l'iode et un composant organique. Lors de ses premières recherches, la pérovskite ne pouvait atteindre qu'une efficacité de 3%, mais en seulement cinq ans, elle est maintenant passée à 20%, soit le double de la couche mince organique imprimable mentionnée précédemment. Selon Michael Grätzel, chercheur solaire à l'Ecole Polytechnique de Lausanne, Suisse, écrivant dans une édition de Matériaux de la nature, la montée en puissance de la pérovskite aux halogénures métalliques dans le secteur solaire a stupéfié la communauté photovoltaïque. Fiona Scholes, experte en photovoltaïque organique au CSIRO, s'adressant à Cosmos Magazine, a décrit le développement comme «sans aucun doute la plus grande avancée en matière de cellules solaires organiques».

Cellules solaires en étain pérovskite [Source de l'image:Université d'Oxford Press, Flickr]

Selon l’ingénieur en matériaux Jinsong Huang de l’université du Nebraska, la clé de la capacité de la pérovskite à produire de l’électricité réside dans sa structure interne qui permet aux électrons d’atteindre facilement l’électrode dans une cellule solaire à pérovskite imprimée. Cependant, pour concurrencer efficacement le silicium, il faudrait encore atteindre une efficacité d'environ 25%, ce qui pourrait être possible dans les cinq prochaines années.

Les cellules solaires en pérovskite présentent certains inconvénients, comme la sensibilité à l'humidité et le fait qu'elles contiennent du plomb, devenant ainsi une source de toxicité en cas de rupture. Cependant, Huang pense que les cellules de pérovskite pourraient être optimisées afin de les rendre plus stables tandis que d'autres chercheurs travaillent sur des moyens de remplacer la teneur en plomb par quelque chose de moins nocif.

Fiona Scholes estime que les cellules solaires imprimables deviendront «un élément clé du mix d'énergie renouvelable» dans les années à venir. Il est certainement vrai, étant donné la nécessité de faire quelque chose contre le changement climatique en décarbonant l’approvisionnement énergétique mondial, que nous devons explorer le plus de pistes possible.

De plus en plus, les cellules solaires imprimables semblent devenir une partie importante de cette boîte à outils énergétique globale.


Voir la vidéo: Les panneaux solaires flottants dAkuo Energy. Akuo Energy floating solar panels (Juin 2022).


Commentaires:

  1. Sakasa

    Une autre variante est possible

  2. Deman

    Y a-t-il des analogues?

  3. Tojalkis

    L'idée honorée

  4. JoJolkis

    Je suis désolé, mais, à mon avis, des erreurs sont commises. Nous devons discuter.

  5. Dael

    Je veux dire que vous vous trompez. Je propose d'en discuter. Écrivez-moi en MP, on s'en occupe.



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