Les dernières innovations pour l’électricité photovoltaïque identifiées par France PAC Environnement

Dans le monde entier, tout comme en France, la production d’énergie photovoltaïque est devenue essentielle est joue un rôle primordial dans le cadre du développement d’énergie renouvelable. Bien que la technologie se soit avérée rentable, les chercheurs continuent d’améliorer les panneaux photovoltaïques en développant de nouvelles innovations. France PAC Environnement vous détail les avancés de trois innovations.

L’essor du secteur photovoltaïque

La production d’électricité photovoltaïque dépasse la production d’énergie éolienne

2016 a était une année cruciale pour le secteur photovoltaïque. Cette année-là, la production d’électricité photovoltaïque installée dans le monde (environ 75 GW) a dépassé la production d’énergie éolienne (54,9 GW) pour la première fois.

La tendance ne fait qu’augmenter. Depuis trois ans, la production éolienne installée s’est stabilisée à environ 50 GW par an. Dans le même temps, par rapport à 2018, la production d’électricité photovoltaïque a augmenté d’environ 100 GW en 2017. À la fin de 2018, 500 GW d’électricité photovoltaïque étaient installés dans le monde, toujours à la traîne de 591 GW d’énergie éolienne.

La France a suivi cette tendance grâce a des objectifs ambitieux fixés à 24,6 GW en 2023 et de 34,1 à 35,6 GW d’ici 2028. Les objectifs fixés pour la production d’énergie photovoltaïque sont de 20 GW en 2023 et 35,6 à 44,5 GW d’ici 2028. Aujourd’hui, l’énergie éolienne (avec 14,2 GW installés) domine la production d’électricité photovoltaïque (8,7 GW).  

Déploiement de grandes centrales photovoltaïques

Aujourd’hui, l’installation des centrales photovoltaïques est beaucoup plus simple, les coûts ont nettement baissés ce qui permet de mettre en place des champs photovoltaïques notamment dans le désert. L’énergie photovoltaïque joue un rôle important dans les efforts de conversion énergétique. Cette recherche est très approfondie et peut optimiser l’efficacité du panneau, augmenter sa production ou réduire les coûts. Récemment, des solutions innovantes ont vu le jour.

Des panneaux plus efficaces

L’un de ces nouveaux produits prometteurs provient des cellules photovoltaïques à hétérojonction en silicium. Ce type de cellule photovoltaïque est constitué d’un substrat de silicium cristallin qui fait office d’absorbeur, sur lequel une fine couche de silicium amorphe hydrogéné est déposée. Ces cellules nécessitent très peu d’étapes de fabrication : c’est ce qui les rend uniques. Leur processus de production est achevé à une basse température d’environ 200 ° C, tandis que la température de production des batteries conventionnelles est de 400 à 800 ° C.

Leur symétrie permet également des applications double face, augmentant ainsi le rendement de 8% à 15%. Lorsque la température augmente, leur efficacité diminue également (0,25% par degré, contre 0,35% pour les cellules « classiques »). Le dernier avantage est qu’ils ont une meilleure recyclabilité et une empreinte écologique et énergétique moindre.

Une innovation pour augmenter le rendement jusqu’à 23,9%

Le Laboratoire d’Innovation des Nouvelles Technologies Energétiques et des Nanomatériaux (Liten) de la Commission française de l’énergie atomique et des énergies alternatives (CEA) est engagé dans cette technologie depuis 15 ans. Début 2019, ses chercheurs ont obtenu des résultats impressionnants.

En fait, en utilisant des cellules à hétérojonction en silicium pour générer de l’électricité sur la ligne de test plutôt qu’en laboratoire, leur efficacité a en fait atteint 23,9%. Actuellement, la production moyenne des cellules photovoltaïques est d’environ 19%. Par conséquent, le gain est considérable. L’objectif visé par ces développement est un rendement de 25%.

Vers l’industrialisation

Les modules testés par les chercheurs ont permis d’atteindre une puissance nominale de 348 watts en utilisant 120 demi-cellules à hétérojonctions. La technologie traditionnelle est basé sur l’usage de 60 cellules avec une puissance maximale cumulée de 320 watts.

Cette innovation est déjà au stade de l’industrialisation. D’ailleurs une usine de panneaux photovoltaïques a déjà convertie ses lignes de productions pour produire ce type de cellule.

Innovation pour refroidir votre panneau photovoltaïque

L’eau pour refroidir les panneaux photovoltaïques et améliorer leur rendement

À ce jour, à mesure que la température augmente le rendement diminue. Cette piste est surement le moyen le plus prometteur pour augmenter la production de panneaux photovoltaïques. Par conséquent, les panneaux équipés de solution de refroidissement limitent les pertes.

Une équipe de chercheurs apporte une solution écologique grâce à un refroidissement fait par l’eau de pluie préalablement collectée. Les résultats de ces recherches sont déjà la aussi prometteurs et permettent déjà d’augmenter en moyenne de 10% le rendement. Mais cette innovation présente aussi d’autres avantages : l’eau peut éliminer les impuretés, la poussière ou le pollen.

Ils estiment que le coût de cette technologie de refroidissement peut être rentabilisé en quatre ans environ.  Ils envisagent de se déployer progressivement dans le reste de l’Europe. En effet, industrialiser plus largement le process permettrait de réduire le coût de la solution et donc son temps d’amortissement.

Des panneaux photovoltaïques… transparents ?

Une autre innovation prometteuse soutenue par une équipe de chercheurs avec la particularité qui réside dans la transparence des panneaux. Le principe est simple : les cellules photovoltaïques sont situées sur la tranche du panneau. Un film spécial est ensuite installé sur le verre et redirige vers la tranche la partie invisible de la lumière (infrarouges et ultraviolets notamment), qui va permettre de la convertir en électricité. La transparence du panneau permet de laisser passer la lumière.

Cette technologie encore expérimentale pourrait permettre de capter de l’énergie solaire à partir des surfaces vitrées des bâtiments, augmentant considérablement la capacité de production d’un immeuble. Des panneaux de ce type pourraient aussi équiper des serres agricoles – et, pourquoi pas, les pare-brises d’un véhicule électrique. Elle préfigure en tout cas une option encourageante pour parvenir à des bâtiments à énergie positive.

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