Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology ont réussi à produire un nouveau type de panneau solaire — ou plutôt de film solaire, puisqu’il s’agit de surfaces photovoltaïques exceptionnellement fines. Et ce détail pourrait contribuer à l’apparition de nouveaux équipements beaucoup plus simples à installer — de quoi ouvrir de toutes nouvelles portes aux sources d’énergie renouvelable.
Lorsqu’on parle aux principales limites du photovoltaïque, la conversation tourne souvent autour des matériaux. En effet, les panneaux solaires sont construits à l’aide de nombreux métaux assez peu communs, voire carrément rares dans certains cas. Mais le poids de ces panneaux représente aussi une limite non négligeable au développement de cette technologie.
La plupart des habitations européennes sont suffisamment solides pour accueillir plusieurs panneaux solaires sur leur toit. Mais il serait égoïste d’oublier que dans des tas d’autres régions, le logement moyen est bien trop fragile pour accueillir un panneau classique. La population se retrouve donc privée d’une ressource qui pourrait faire une vraie différence.
C’est d’autant plus vrai que certaines régions du monde où l’infrastructure est moins développée jouissent d’un ensoleillement très important, et qu’elles n’ont pas forcément accès à un réseau de distribution d’énergie mature.
En parallèle des chercheurs qui tentent d’optimiser le rendement des panneaux solaires traditionnels, de nombreux spécialistes se concentrent sur l’accessibilité. Ils essaient d’inventer des modèles plus légers, moins chers, et plus faciles à installer.
Dans ce contexte, plusieurs laboratoires ont déjà accouché de surfaces photovoltaïques extrêmement fines. Mais tous ces efforts n’ont pour l’instant produit que des avancées assez modestes. Il s’agissait systématiquement d’appareils expérimentaux de très petite taille, largement insuffisants en conditions réelles. Et surtout, ces films doivent être déposés sur un feuillet de verre beaucoup plus épais. Le produit fini est donc quasiment aussi lourd qu’un panneau traditionnel.
Une cellule photovoltaïque plus fine qu’un cheveu
Mais cet état de fait pourrait enfin être bousculé grâce aux travaux du MIT. Les ingénieurs ont commencé par recouvrir une fine bande de plastique d’un enduit à base de parylène. C’est un matériau qui présente des propriétés très intéressantes dans de nombreuses branches de l’électronique, car il est à la fois isolant et résistant à la corrosion.
Sur ce substrat, les chercheurs ont imprimé des cellules photovoltaïques grâce à une encre à base de PEDOT. C’est un matériau conducteur qui a déjà été utilisé dans d’autres concepts intéressants dans le domaine de l’énergie. On peut par exemple citer un enduit qui permet de transformer les d’une maison briques en petits condensateurs.
Ils ont alors collé cette structure sur un tissu haute performance. Ce support a l’avantage d’être résistant, léger, et surtout déjà disponible dans le commerce. À partir de là, il ne restait plus qu’à le décoller soigneusement pour séparer la surface photovoltaïque du plastique. Au bout du processus, les chercheurs ont obtenu un film solaire d’une épaisseur de 2 à 3 micromètres. À titre de comparaison, le diamètre d’un cheveu moyen est de l’ordre de 60 micromètres !
Un rendement encore modeste
En termes de production brute, ce nouveau dispositif ne peut pas encore rivaliser avec les panneaux solaires standard. Par contre, tout change dès qu’on intègre le poids à l’équation ; 1 m² de ces modules à base de tissu est environ 105 fois plus léger qu’un panneau classique à base de silicium.
Cela se ressent au niveau de la densité énergétique. Elle représente la quantité d’énergie que peut produire une cellule pour un poids donné, et on l’exprime en Watt par kilogramme. Dans un panneau classique, la densité énergétique est grossièrement de l’ordre de 20 W/kg. Le film du MIT, de son côté, affiche un incroyable 370 W/kg.
Un autre avantage déterminant de cette invention, c’est l’évolutivité. Pour l’instant, l’équipe de chercheurs a produit des « panneaux » d’environ 10x 10 cm. Mais d’après les auteurs, il sera assez facile d’en augmenter la surface. « Tout ce que nous avons démontré peut être rendu plus grand », explique Vlladimir Bulović, auteur principal de l’étude interviewé par IEEE Spectrum. « Il n’y a aucun obstacle au processus. »
Il reste encore une inconnue, et pas des moindres : la durabilité. Pour l’instant, les chercheurs manquent encore de recul pour se prononcer sur ce critère. La prochaine étape de leurs travaux sera donc de tester la résistance du revêtement protecteur en conditions réelles.
Une approche très prometteuse
Ils se montrent toutefois raisonnablement optimistes. Toujours dans son interview à IEEE Spectrum, Bulović a estimé que ces cellules pourraient durer un à deux ans sans revêtement supplémentaire. Mais avec une couche de protection, la durée de vie pourrait être étendue à dix ans.
C’est nettement moins que les panneaux solaires traditionnels. La plupart d’entre eux peuvent aisément survivre plus de 20 ans avec un entretien approprié. Mais ce délai pourrait tout de même être compatible avec une utilisation en conditions réelles. Surtout si ces films photovoltaïques sont plus faciles à produire et à installer.
Il sera donc intéressant d’observer les avancées du MIT et des autres laboratoires sur ce sujet. Une fois cette technologie suffisamment mature pour être commercialisée, elle pourrait considérablement faciliter l’accès au photovoltaïque, en particulier dans les régions où l’infrastructure est très mal adaptée à l’installation de panneaux classiques.
Le texte de l’étude est disponible ici.
🟣 Pour ne manquer aucune news sur le Journal du Geek, abonnez-vous sur Google Actualités. Et si vous nous adorez, on a une newsletter tous les matins.
