Une solution pour maximiser l'énergie des panneaux solaires sur les toits inclinés

La plupart des panneaux solaires dans le monde sont installés sur les toits à un angle fixe, de sorte qu'ils ne captent pas l'énergie pendant certaines parties de la journée. Désormais, les chercheurs ont montré qu'en découpant des cellules solaires dans des conceptions spécifiques à l'aide de kirigami, une variante de l'origami qui implique la découpe en plus du pliage, elles peuvent permettre aux cellules de suivre l'angle du soleil sans avoir à incliner tout le panneau. Cela pourrait avoir un gain substantiel : les panneaux solaires avec des mécanismes de suivi peuvent générer 20 à 40 % d'énergie en plus par an que ceux sans suiveurs.

Comme le montre la vidéo ici, l'application d'une coupe kirigami spécifique crée des bandes dans une cellule solaire. Tirer les deux extrémités dans des directions opposées amène les bandes à s'incliner et à adopter un angle souhaité. Fondamentalement, la structure se transforme de manière à empêcher les bandes individuelles de projeter des ombres sur les autres, et l'ondulation de la nouvelle forme ne nuit pas à la performance, dit Max Shtein , professeur de science et d'ingénierie des matériaux à l'Université du Michigan. Shtein a dirigé la recherche avec Stephen Forest , également professeur de science et d'ingénierie des matériaux à l'Université du Michigan.

L'approche basée sur le kirigami permet de générer plus d'électricité tout en utilisant la même quantité de matériau semi-conducteur, et accomplit cela à peu près au même degré que les systèmes de suivi conventionnels, explique Shtein. Les systèmes de suivi d'aujourd'hui, présents dans seulement une petite partie des installations d'énergie solaire dans le monde, sont encombrants et peuvent être coûteux. Et ils fonctionnent en inclinant tout le panneau. Cela ne fonctionne pas sur la plupart des systèmes de toit en pente, qui représentent plus de 80 % de toutes les installations.

Le dispositif nouvellement démontré, qui comprend des cellules solaires flexibles en arséniure de gallium, n'est qu'une preuve de principe. Développer une technologie suffisamment pratique pour une application commerciale demandera beaucoup plus de travail. Les chercheurs devront probablement trouver un système pour enfermer les structures afin de les protéger contre les intempéries et fournir un support mécanique, et peuvent ajouter des moteurs électriques pour séparer les cellules à des moments précis de la journée. Cela ne demande pas beaucoup de force, dit Shtein. Il dit que bien que l'approche soit la mieux adaptée aux matériaux minces et flexibles, elle pourrait en principe fonctionner avec presque tous les types de cellules solaires.

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