Des cellules solaires qui peuvent transformer n’importe quelle surface en source d’énergie
Audi Magazine
La transition énergétique, de même que l'augmentation de la mobilité électrique, nécessite une plus grande offre d'énergie propre et renouvelable. Heureusement, cette offre est de plus en plus diversifiée et innovante. C'est ce que prouve une équipe de chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT). Ils ont mis au point des cellules solaires si fines qu'elles peuvent être fixées sur presque toutes les surfaces, même les textiles. En outre, elles génèrent 18 fois plus d'énergie par kilogramme que les panneaux solaires classiques.
Plus fines qu'un cheveu
L'énergie solaire est gratuite et omniprésente : même une fraction de l'énergie disponible suffirait à alimenter le monde entier. Il n'est donc pas étonnant que les scientifiques s'efforcent de trouver des solutions pour la canaliser de la meilleure façon possible. Bien sûr, il existe déjà les panneaux solaires classiques, mais ils sont assez lourds et encombrants : ils ne peuvent donc pas être utilisés partout.
Le Massachusetts Institute of Technology (MIT) a trouvé une solution : des cellules solaires flexibles beaucoup plus fines qu'un cheveu. Comment est-ce possible ? Première étape : ils utilisent une technique d'impression spéciale pour imprimer une encre semi-conductrice sur un substrat amovible de seulement 3 microns d'épaisseur. Deuxième étape : grâce à la sérigraphie, une électrode est appliquée à la structure pour compléter le module solaire. Troisième étape : le module imprimé, d'une épaisseur d'environ 15 microns, est retiré du substrat en plastique, ce qui donne une cellule solaire ultra-légère.
Ultra-léger, mais ultra-solide
Toutefois, ces modules solaires ultrafins peuvent facilement se déchirer. Pour résoudre ce problème, l'équipe du MIT colle les modules solaires sur du Dyneema, un tissu composite qui ne pèse que 13 grammes par mètre carré. Résultat : une cellule solaire ultra-légère mais non moins robuste. Le Dyneema est fabriqué à partir de tissus si résistants que ceux-ci ont été utilisés comme cordes pour remonter le Costa Concordia, un paquebot de croisière naufragé, du fond de la Méditerranée.
Ces « feuilles » de cellules solaires peuvent donc être pliées et enroulées comme un morceau de papier ou un tissu épais. En testant leur invention, l'équipe du MIT a découvert que, même après les avoir enroulées et déroulées plus de 500 fois, les cellules conservaient plus de 90 % de leur capacité initiale de production d'énergie.
Domaines d'application : des drones aux tentes de survie
Les cellules solaires du MIT sont si fines et si souples qu'elles ouvrent la voie à de nombreuses possibilités d'application. Finis les panneaux épais et lourds : cette technologie flexible peut être montée sur bien d'autres surfaces que les toits, comme les châssis des drones pour augmenter leur rayon d'action, les voiles d'un bateau pour obtenir de l'énergie en mer, un carport pour recharger une voiture électrique, ou encore des tentes et bâches utilisées en cas de catastrophe. Dans ce dernier exemple, les cellules pourraient même aider à sauver des vies, étant donné que les réseaux électriques sont souvent indisponibles dans les zones sinistrées.
Plus résistantes que les cellules solaires traditionnelles
Les cellules solaires développées par les chercheurs du MIT ne sont pas seulement plus fines, plus légères et plus flexibles que les cellules traditionnelles. Elles sont également plus puissantes : seules, elles génèrent environ 730 watts d'énergie par kilogramme. Appliquées sur du Dyneema, elles atteignent encore les 370 watts par kilogramme. Cela représente environ 18 fois plus de puissance par kilogramme que les cellules solaires traditionnelles.
C'est une bonne nouvelle pour ceux dont la structure de toit ne peut pas supporter un poids supplémentaire, par exemple. Une installation solaire typique sur un toit génère environ 8 000 watts d'énergie. Pour la même puissance, les panneaux photovoltaïques en tissu n'ajoutent qu'environ 20 kilogrammes au toit d'une maison.
Encore un point bloquant : la couche protectrice
Flexibles, puissantes et facilement modulables grâce à un processus de fabrication relativement simple : pourquoi attendre pour produire ces cellules solaires en masse ? Un dernier obstacle subsiste : il faut trouver un moyen pour protéger efficacement les cellules. Le matériau organique à base de carbone utilisé pour fabriquer les cellules pourrait être affecté par l'interaction avec l'humidité et l'oxygène présents l’air, ce qui pourrait avoir un effet négatif sur leur performance.
L'équipe du MIT est donc à la recherche d'un matériau approprié pour « envelopper » les cellules solaires. Traditionnellement, il pourrait s'agir du verre, mais cela irait à l'encontre de l'objectif d'une cellule solaire flexible. C'est pourquoi l'équipe travaille actuellement sur des solutions d'emballage ultrafines, qui n'augmenteraient que de façon infime le poids des cellules et pourraient résister dans le temps. Une dernière étape dans le processus visant à rendre l'énergie solaire réellement accessible à tous.
