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Vitres teintées qui produisent de l'électricité
Une startup en Allemagne a développé un nouveau type de panneau solaire composé de petites molécules organiques déposées sur des films de polyester. La technologie est similaire à celle utilisée pour les écrans OLED pour téléphones et téléviseurs à écran plat. Les panneaux sont flexibles et beaucoup plus légers que les panneaux solaires conventionnels, mais dans certains endroits, en particulier là où il fait chaud ou nuageux, ils peuvent générer autant d'électricité qu'un panneau solaire conventionnel.
Heliatek , basé à Dresde, est financé par Bosch, BASF et d'autres, et a levé jusqu'à présent 28 millions d'euros. L'entreprise, qui a récemment commencé à fabriquer ses panneaux sur une petite ligne de production de preuve de concept, espère lever 60 millions d'euros supplémentaires, dont une partie servira à construire une usine de 75 mégawatts. C'est assez petit pour une usine de panneaux solaires - à une si petite échelle, les panneaux d'Heliatek coûteront plus cher par watt que les panneaux solaires conventionnels, explique le PDG Thibaud de Séguillon. Mais dans quatre à cinq ans, date à laquelle Heliatek devrait atteindre une production à grande échelle, le coût pourrait chuter à environ 40 à 50 cents le watt, ce qui les rendrait compétitifs par rapport aux panneaux solaires conventionnels, dit-il.
Pendant ce temps, Heliatek devra trouver un moyen de vendre ses panneaux solaires à un prix plus élevé pour financer son expansion. Elle prévoit de le faire en vendant des produits qui tirent parti de la légèreté et de la flexibilité inhabituelles de ses panneaux solaires. Dans un cas, il travaille avec une entreprise de matériaux de construction pour intégrer ses panneaux solaires dans des coffrages pour façades en béton. Sur un chantier de construction, les coffrages seront remplis de béton et les panneaux feront partie de la façade.
Heliatek travaille également avec un autre fabricant pour intégrer ses panneaux solaires, qui peuvent être semi-transparents, dans les fenêtres. C'est comme les vitres teintées, seules ces vitres produisent de l'électricité, dit Séguillon.
Les constructeurs pourraient être disposés à payer un supplément pour les panneaux solaires, car ils sont moins chers à intégrer dans un bâtiment ; ils n'auraient pas besoin d'acheter du matériel pour ancrer les panneaux à un toit, par exemple. Les politiques en Europe qui obligeront bientôt les bâtiments à produire autant d'électricité qu'ils en consomment pourraient également inciter les constructeurs à intégrer des panneaux solaires dans les fenêtres et les façades, explique Séguillon.
Les principales innovations d'Heliatek sont les matériaux actifs de ses cellules solaires et le processus de fabrication des cellules. Les cellules solaires organiques existent depuis des décennies. L'idée derrière eux est que certaines molécules organiques, généralement des types de polymères longs, pourraient être imprimées à moindre coût, conduisant à des cellules solaires à très faible coût. Mais de telles cellules se sont avérées inefficaces et ont eu des durées de vie relativement courtes, elles ne sont donc utilisées que dans des applications de niche.
Les panneaux d'Heliatek sont plus efficaces que ceux à base de polymère et devraient durer aussi longtemps qu'une cellule solaire au silicium conventionnelle. La société utilise des molécules courtes appelées oligomères au lieu de polymères. Les oligomères sont intrinsèquement plus stables et peuvent être déposés à l'aide d'un processus de dépôt sous vide qui permet un contrôle précis de l'épaisseur et de l'uniformité des films résultants. Cette uniformité augmente l'efficacité et facilite la fabrication de cellules solaires multicouches contenant des matériaux adaptés à des longueurs d'onde de lumière particulières, ce qui rend les cellules encore plus efficaces.
Les panneaux complets d'Heliatek (un panneau est un ensemble de cellules câblées ensemble) convertissent 8% de l'énergie de la lumière en électricité (les panneaux solaires en polymère sont efficaces de 3 à 5%). Les panneaux solaires conventionnels au silicium ont une efficacité de 14 à 15%, mais les bonnes performances de la technologie Heliatek dans des conditions de faible luminosité et de chaleur élevée peuvent compenser cette efficacité moindre, explique Séguillon. Lors de tests récents à Singapour, par exemple, les panneaux Heliatek ont généré un peu plus d'électricité au cours d'un mois que les panneaux solaires conventionnels au silicium, dit-il.
Le dépôt sous vide est plus cher que l'impression, mais Heliatek a introduit une autre innovation pour aider à réduire les coûts. Plutôt que de fabriquer des cellules solaires par lots sur des feuilles de verre, elle les fabrique en continu dans un processus rouleau à rouleau qui dépose les matériaux sur du polyester.
Pour atteindre ses objectifs de coûts ultimes, Heliatek devra améliorer considérablement l'efficacité de ses panneaux de 8 à 12 %. Cela est possible car le processus de fabrication de l'entreprise leur a permis de fabriquer ce qu'on appelle une cellule solaire en tandem, qui comporte deux couches pour absorber la lumière et produire des électrons. Dans la conception actuelle, les deux couches sont réglées pour convertir les mêmes longueurs d'onde de lumière. Mais la société pourrait également régler les couches sur différentes longueurs d'onde et ainsi convertir une plus grande partie du spectre solaire. Heliatek travaille avec BASF pour développer de nouveaux matériaux absorbants pour ces cellules.
Si l'entreprise atteint ses objectifs de coûts, il peut encore être difficile pour elle de concurrencer directement les entreprises fabriquant des panneaux solaires conventionnels. D'une part, les banques sont plus disposées à prêter de l'argent pour de grands projets d'énergie solaire utilisant des panneaux conventionnels, car ils se sont avérés réalisables sur le terrain. À long terme, les nouvelles entreprises solaires pourraient s'en tirer mieux en développant des panneaux solaires radicalement différents qui produisent beaucoup plus d'électricité que les panneaux de silicium conventionnels.