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Une machine Xerox pour les super panneaux solaires
Le géant de la technologie synonyme de documents photocopiés a jeté son dévolu sur des panneaux solaires très performants.
Les chercheurs de PARC, une filiale de Xerox axée sur la R&D, affirment qu'ils développent un nouveau procédé d'impression numérique qui pourrait rendre beaucoup moins cher la production en série de systèmes solaires photovoltaïques à concentration. De tels systèmes peuvent augmenter considérablement l'efficacité des cellules solaires en utilisant des lentilles pour concentrer et focaliser la lumière du soleil sur de petites cellules.
L'augmentation de l'efficacité pourrait être un moyen efficace de réduire le coût des modules solaires, dont le prix a déjà chuté de façon spectaculaire au cours des dernières années. Une grande partie du coût des systèmes au silicium conventionnels est désormais due à des éléments tels que le câblage, l'installation et les autorisations. Des panneaux plus efficaces signifieraient que nous en avons besoin de moins pour produire la même quantité d'énergie, ce qui réduit les coûts de matériel et d'installation. Mais la technologie photovoltaïque concentrée n'a jusqu'à présent pas réussi à gagner du terrain car elle est encore trop chère et encombrante pour concurrencer les panneaux solaires au silicium conventionnels.
PARC espère rendre la technologie plus compétitive en réduisant les composants et en concevant un nouveau facteur de forme à écran plat, et en développant un processus de fabrication relativement peu coûteux. Le nouveau processus s'appuiera sur un effort plus important des chercheurs du PARC pour inventer un nouveau type d'imprimante capable de déposer avec précision des encres constituées de minuscules puces semi-conductrices, appelées puces, en utilisant des principes d'assemblage similaires à ceux des photocopieurs Xerox.
Jusqu'à présent, ils n'ont démontré que la capacité de fabriquer des dispositifs à petite échelle en connectant ensemble quelques puces imprimées. Mais à terme, la technique pourrait permettre aux gens de concevoir et d'imprimer de très grands arrangements de petits composants électriques et optiques similaires à la façon dont ils concevraient et imprimeraient un document à l'aide d'une imprimante Xerox, expliquent les chercheurs du PARC. Ils disent que cela devrait permettre de développer une nouvelle classe d'appareils électroniques constitués d'arrangements imprimés de divers types de puces.
La première véritable application pourrait être un nouveau type de système d'énergie solaire. En août, le groupe PARC, avec des collaborateurs des Sandia National Laboratories, a remporté une subvention de l'ARPA-E pour appliquer le processus d'impression innovant pour construire des réseaux de cellules photovoltaïques à l'échelle microscopique sur un panneau plat, et le groupe a trois ans pour le faire ( voir les tentatives du DOE pour relancer l'énergie solaire concentrée).
Ces dernières années, les ingénieurs ont développé des moyens de réduire les composants nécessaires à la concentration et à la focalisation de la lumière solaire jusqu'à l'échelle millimétrique. Des chercheurs de Sandia National Laboratories ont développé des cellules solaires à micro-échelle qui peuvent être associées à ces éléments de concentration dans une conception à écran plat. Mais plus les composants sont petits, plus il y a de pièces individuelles à assembler pour une zone donnée, et elles doivent être disposées avec une extrême précision, explique Patrick Maeda , ingénieur principal au PARC.
La méthode existante pour ce faire, qui repose sur un système automatisé qui récupère les composants individuels et les place dans des endroits cibles, est beaucoup trop coûteuse pour atteindre l'objectif de coût ambitieux d'ARPA-E, déclare Maeda. Les chercheurs du PARC affirment que la nouvelle approche d'impression pourrait conduire à un processus de fabrication à grande vitesse beaucoup moins cher pour la construction de ces systèmes à micro-échelle sur de grandes surfaces.
Le grand défi consiste maintenant à concevoir et à construire un système avec des centaines de puces câblées ensemble, déclare Eugène Chow , scientifique principal du PARC. Dans trois ans, le groupe doit fournir un ensemble électriquement fonctionnel de puces de cellules solaires. Un tel fond de panier pourrait alors être combiné avec des composants optiques miniatures qui peuvent être fabriqués à l'aide de procédés couramment utilisés pour fabriquer des films optiques de grande surface utilisés dans des écrans plats.
Le financement de l'ARPA-E a poussé le groupe à prendre plus au sérieux les applications industrielles du processus d'impression de puces, explique Chow. Mais nous avons encore un long chemin à parcourir.