De nouveaux champs d'application grâce aux cellules solaires flexibles

Une équipe de chercheurs de l'Université de l'Illinois a mis au point des cellules solaires flexibles, semi-transparentes et ultra-minces sur du plastique, du tissu et d'autres matériaux grâce à un processus d'impression. Cette technologie fournit une alternative aux installations fixes qui sont aujourd'hui la norme. Le point avec le professeur John Rogers, à l'origine du projet.

Le professeur John Rogers, chercheur à l’Université de l’Illinois, a mis au point avec son équipe des cellules solaires flexibles. Il nous explique le défi technologique que représente cette innovation, et les champs d’application potentiels.

Quelle méthode avez-vous utilisée ?

Nous avons des méthodes de gravure pour le silicium (Si) et l’arsénure de gallium (GaAs), qui nous permettent de « trancher » dans l’épaisseur de la surface d’une wafer, des couches ultra-minces (c’est-à-dire d’une épaisseur comprise entre 2 et 20 microns) qui peuvent être utilisées pour des micro cellules solaires. La chimie de la gravure est différente pour ces deux matériaux mais le concept reste le même.

Dans quelle mesure cela va-t-il étendre le champ d’application des cellules solaires photovoltaïques ?

La géométrie fine représente une manière efficace d’utiliser les matériaux et les wafers de support (dans le cas du GaAs), et est ainsi à l’origine d’une réduction des coûts. La taille minime des cellules rend la dissipation thermale passive beaucoup plus efficace que pour les cellules volumiques conventionnelles. Cet aspect est particulièrement important pour les systèmes de concentrateurs (par exemple GaAs) et simplifie la forme des optiques de focalisation. De plus, la géométrie fine suppose un degré de flexibilité mécanique qui peut non seulement faciliter le transport et l’installation des modules, mais ouvre également la voie à de nouvelles applications. Enfin, nous sommes en mesure de contrôler les espaces entre les micro cellules individuelles dans les modules finis, ce qui nous permet de définir, à l’étape du montage, un niveau donné de transparence optique qui peut s’avérer important pour certaines utilisations.

Est-ce exagéré de parler d’une révolution en cours dans l’industrie solaire photovoltaïque ?

Il existe de nombreux groupes de recherche sur les nouvelles technologies solaires. On peut distinguer ceux qui développent de nouveaux matériaux (dominés par les organiques et les polymères) et ceux qui développent de nouvelles façons d’utiliser les matériaux anciens. Nous tombons dans la seconde catégorie.

Avez-vous bon espoir de voir commercialiser des cellules solaires ultra-minces et flexibles d’ici la fin de l’année comme l’annonce l’entreprise de semi-conducteurs Semprius ?

Oui, Semprius possède aujourd’hui des prototypes qui fonctionnent et a l’intention d’améliorer ces systèmes pour les distribuer cette année à des groupes clés pour des tests sur le terrain. Toutefois, ils ne seront pas encore en mesure de les fabriquer en grande quantité. Cette étape devrait, nous l’espérons, être franchie l’année prochaine. Il est important de souligner que Semprius ne fabrique pas de modules flexibles. Ils fabriquent des systèmes de micro concentrateurs GaAs dont le substrat est le verre. John Rogers est professeur de science et d’ingénierie des matériaux à l’Université de l’Illinois.