L'Institut Fraunhofer CSP a mis au point un procédé qui permet de laminer les panneaux photovoltaïques en seulement huit minutes, au lieu des 20 minutes nécessaires jusqu'ici, ce qui entraînerait une productivité au moins deux fois plus élevée et donc des coûts d'assemblage réduits. Le process a été optimisé en coopération avec la société Lanxess, et est désormais industrialisable avec seulement l'ajout de lampes UV dans la ligne d'assemblage …

publicité

Dans un panneau PV classique, les cellules solaires sont en général encapsulées entre deux feuilles d'un film d’éthylene-acétate de vinyle (EVA) vulcanisable à chaud ainsi que d’un verre trempé de haute transparence en face supérieure et d'une feuille de Tedlar en face inférieure. Cette technique d’encapsulation confère au panneau sa résistance aux impacts. Une fois polymérisé, l'EVA est en effet stable et protège les cellules solaires des contraintes mécaniques et thermiques. Ce process s'effectue à 150°C dans un laminateur avec des lampes à infrarouge. Il dure environ 20 minutes parfois même plus, et représente l'un des facteurs de coût des panneaux PV. Pour baisser les coûts, les fabricants n'ont que deux solutions, soit optimiser le process soit utiliser différents matériaux.

Inspirés par l'exemple de la vulcanisation d'encres d'imprimerie sous lampes UV, les chercheurs de l'institut Fraunhofer CSP (spécialisé dans le photovoltaïque à base de silicium) à Halle ont, eux, choisi d'optimiser le procédé en coopération avec le chimiste Lanxess, en incorporant des additifs susceptibles d'activer la modification du polymère par la formation de ponts entre les chaînes moléculaires sous l'effet d'un rayonnement UV au lieu d'une température élevée, préalablement à l'étape de laminage. Le pontage est réalisé en l'espace de quelques secondes et apporte une certaine cohésion à l'ensemble, ce qui permet de réduire considérablement la durée du process complet.

En Californie, la jeune pousse Reel Solar se prépare à entrer dans l'arène des panneaux photovoltaïques à couches minces en tellurure de cadmium (CdTe), une technologie utilisée par le leader du PV à couches minces First Solar, après une levée de fonds pour un montant de 4 millions de dollars auprès de capitalrisqueurs, qui s'ajoutent aux 11 millions de dollars déjà obtenus en novembre 2011 …

L'information concernant Reel Solar a été dévoilée par le journal économique San Francisco Business Times. CMEA Capital, Pangaea Ventures Ltd., Mayfield Fund et Nth Power figurent parmi les investisseurs existants de Reel Solar.

Selon Greentech Media, la société californienne ferait appel à un procédé de fabrication développé il y a une dizaine d'années par BP Solar qui s'est totalement désengagé du secteur depuis. Des détails se trouvent ici

L'Américain First Solar vient de reprendre à General Electric le record du rendement de conversion dans le domaine des cellules solaires à couches minces en technologie CdTe. La firme a désormais atteint un rendement de 18,7% en laboratoire (vérifié par le laboratoire indépendant NREL), soit 0,4% de plus que son compatriote (voir notre article), et affiche un rendement de 14 ,4% au niveau du panneau PV. En production, la firme a établi le rendement moyen de ses panneaux PV en CdTe à 12,9% au 4e trimestre 2012, avec des pointes à 13,1% …

La société Alta Devices a, elle, obtenu la certification du laboratoire NREL pour des cellules solaires à double jonction réalisées avec des couches ultraminces d'InGaP avec un rendement de conversion de 30,8%. La société travaillait jusqu'ici avec des cellules solaires monojonction en arséniure de gallium. L'ajout d'une couche et donc d'une jonction supplémentaire a boosté le rendement de conversion. Alta Devices s'est fixé un objectif de 38% de rendement et estime être sur la bonne voie.

Lyon. - La manifestation phare de ce début d'année en France, le salon Be+ incluant le salon annuel des EnR, a fait la part belle au solaire, plus qu'à toutes les autres énergies renouvelables, avec nombre de nouveautés produits comme en témoignait déjà notre compilation préalable. Omniprésentes sur l'ensemble du salon : les affiches 100% français pour des panneaux photovoltaïques, bonification de 10% des tarifs d'achat oblige, mais désormais aussi pour des onduleurs "made in France" parmi d'autres nouveautés …

L'offre française d'onduleurs n'est pas riche. Mais le salon a permis de découvrir d'une part un produit pour le petit résidentiel, disponible en version 3 kWc conçu par Axid Solar Inverters et fabriqué en sous-traitance dans l'Hexagone, et d'autre part la gamme Trio Top déjà connue de Cefem Solar Systems dont le modèle 9 kW TR HF a été primé à Lyon*.

Dans une installation photovoltaïque, les panneaux PV constituent le produit de base, tandis que l'onduleur en est, lui, le cœur et même l'intelligence surtout en couplage avec des systèmes de monitoring. Des industriels français se lancent donc aussi sur ce marché. Déjà distributeur notamment des onduleurs de Diehl Ako (une activité du groupe allemand Diehl Controls qui vient d'être vendue à son compatriote munichois Mutares) sur l'Hexagone, la société Axun, ou plutôt sa division Axid Solar Inverters de Sophia Antipolis, a donc dévoilé un modèle 3 kW sans transformateur, adapté aux spécificités électriques du réseau français (et aussi africain) et notamment à la présence d'un différentiel 30 mA sans risque de disjonction, avec un port USB permettant le stockage de données, un affichage déporté et une télésurveillance de faible coût sur réseau 3G.

Tous les composants classiques d'usure sont regroupés sur une même carte (selon un principe nommé Capaflex) pour une maintenance aisée et rapide. « Nous avons fait ce choix car nous devions apporter une vraie différentiation pour être compétitif », nous a confié Roland d'Authier, président de la société. Disponible à l'automne 2013 pour une puissance PV max. de 3200 Wc, l'onduleur Axid Capa 3000, issu de deux années de développement, devrait afficher un rendement de 95%. Il sera fabriqué en France, auprès d'un sous-traitant dont le nom n'a pas été dévoilé.

Cefem Solar Systems commercialise, lui, depuis octobre 2012 sa gamme d'onduleurs triphasés Trio Top aujourd'hui déclinée en cinq modèles dans des puissances de 9 à 18 kW. Fonctionnant avec un algorithme MPPT développé par l'Institut national de l'énergie solaire (INES) de Chambéry, sans condensateurs chimiques, avec une ventilation isolée et naturelle, une isolation galvanique et une possibilité de monitoring à distance sans data logger ni configuration d'IP pour réduire les coûts, la gamme Trio Top affiche un rendement de 96,5%. Coup de cœur aux prix de l'innovation du salon des EnR de Lyon, le modèle Trio Top 9 kW TR HF est le premier onduleur spécifiquement dédié aux installations résidentielles de 9 kWc avec une isolation galvanique pour, là aussi, répondre à la contrainte du différentiel 30 mA.

Un analyseur de gisement solaire
Parmi les autres nouveautés vues sur le salon de Lyon, citons notamment le panneau hybride photovoltaïque et thermique de DualSun (Solaire 2G), déjà cité dans nos colonnes, qui était partenaire sur le stand d'IRFTS, où il nous a aussi été possible de voir un analyseur de gisement solaire (AGS), outil de formation et d'aide à la décision destiné aux acteurs de la filière solaire développé par la start-up Soleïs Technologie (reconnue jeune entreprise innovante en 2009) et bientôt disponible aussi pour l'offre DualSun. L'AGS se décline aujourd'hui en deux versions, à savoir AGS éducation pour les enseignant et AGS professionnel pour les installateurs. Une version AGS industriel visant les installateurs de grandes centrales solaires est en préparation.

Nous reviendrons sur les autres nouveautés du salon des EnR dans un prochain article.

*Le Prix de l'innovation du salon des EnR a été décerné au système Helios B2 de Marchegay Technologies qui est un système d’intégration simplifiée de panneaux photovoltaïques sur bac acier. Il est maintenu sur des rails en acier par un système de clipsage qui permet de réduire le nombre de pièces et donc le temps de montage.

La jeune pousse britannique Oxford Photovoltaics (Oxford PV), essaimage de l'université d'Oxford en 2011 pour commercialiser et industrialiser une technologie de cellules solaires à pigments photosensibles (dye-sensitized solar cells, ou cellules solaires de Graetzel) pour du PV intégré au bâtiment, vient de lever 2 millions de livres lors d'un tour de table mené par MTI Partners. Le financement devrait lui permettre de développer un centre de recherche et renforcer ses équipes commerciales et techniques …

Installée au Begbroke Science Park, près d'Oxford, la société travaille sur des cellules solaires Graetzel de couleur, réalisées sur un substrat souple et transparent selon des procédés de sérigraphie, d'impression et de dépôts de matériaux organiques de faible coût.

Le Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique (CSEM), un institut privé de R & D spécialisé dans les micro et nanotechnologies basé à Neuchâtel, vient de créer une entité dédiée à des travaux de recherche appliquée et au transfert technologique accéléré dans le domaine des systèmes photovoltaïques avec l'objectif d'y d'employer entre 40 et 50 personnes d'ici quatre ans. Ce PV-Center bénéfice d’un financement public de 19 millions de francs suisses pour la période 2013 à 2016 …

Le PV-Center, dont les activités ont démarré en début d'année, occupera dans un premier temps des locaux de l’Institut de Microtechnique de l’Ecole Polytechnique Fédérale (EPFL-IMT) à Neuchâtel. Dirigé par le professeur Christophe Ballif, déjà responsable du laboratoire de photovoltaïque PV-lab de l’Institut de Microtechnique de l’EPFL également situé à Neuchâtel, il devrait déménager dans un bâtiment voisin du CSEM courant 2014, une proximité géographique qui contribuerait à accélérer le passage de la R&D à l'industrialisation.

Le CSEM et la direction de l’EPFL avaient proposé à la Confédération de créer à Neuchâtel un centre consacré à l’énergie photovoltaïque dès 2010, avant Fukushima et la décision suisse de sortir du nucléaire. Financé par les crédits FRI (formation, recherche et innovation) de la Confédération, le PV-Center a aussi pour objectif d’accompagner la transition énergétique nationale. Tout en revendiquant une bonne position de départ dans le secteur solaire, la Suisse estime ainsi indispensable de disposer de ses propres plates-formes capables de soutenir des activités de R&D et de transfert de technologie, avec une structure professionnelle et pérenne pour une industrialisation rapide des résultats de recherche. Le PV-Center s'appuiera sur les travaux du PV-lab qui couvrent le domaine des cellules solaires à haut rendement en silicium cristallin, des cellules à couches minces de silicium ainsi que les technologies des panneaux et systèmes photovoltaïques.

La jeune pousse aixoise Wysips*, filiale de Sunpartner, inventeur du film photovoltaïque capable de transformer n’importe quel support en surface productrice d’énergie solaire sans en changer l’aspect, exposera un smartphone solaire entièrement fonctionnel lors du Mobile World Congress 2013 à Barcelone (Espagne) du 25 au 28 février prochain. La société finalise actuellement l’installation d’une ligne de fabrication à Rousset, près d’Aix-en-Provence, et prévoit de lancer avant l'été la production de films pour écrans susceptibles d'équiper les premiers smartphones d’ici la fin de l’année …



L'usine aura une capacité de 8 millions de composants par an.

L'innovation de Wysips réside dans une technologie de film photovoltaïque ultrafin et transparent, applicable sur un afficheur sans en changer l'aspect ni en modifier la fonction tactile. Placé sous l’écran d'un téléphone, ce film apporte suffisamment d’énergie pour augmenter l'autonomie des portables, voire garantir une charge permanente du téléphone à condition de pouvoir l'exposer au soleil ou à une lumière artificielle (efficacité moindre). Outre sa finesse (0,5 mm ou moins), les deux atouts majeurs du composant sont la puissance et la transparence. La puissance générée atteint déjà 5,8 mWc/cm2, et devrait être doublée d’ici 2014 grâce à l’usage de matériaux photovoltaïques de 2e génération à base de polymères semi-conducteurs organiques. Côté transparence, le composant photovoltaïque intégré dans un téléphone portable affichait 70% de transparence en 2011. Cette valeur a été portée à 90% aujourd'hui, sans pour autant perturber le fonctionnement de la couche tactile et sans incidence sur la luminosité de l'écran.

Crée en 2009, Wysips est une filiale du groupe Sunpartner, spécialisé dans la recherche, la mise au point et l’exploitation de solutions innovantes dans le domaine de l’énergie solaire basée à Aix-en-Provence (France). Outre le film photovoltaïque transparent transformant tout support en surface productrice d’électricité de sa filiale Wysips, Sunpartner a travaillé sur une technologie innovante à concentration, développée par Axiosun. Le groupe compte aujourd'hui 30 collaborateurs, entend doubler ses effectifs à court terme et réaliser un chiffre d’affaires de 100 M€ à l'horizon 2016.

*What You See Is Photovoltaïc Surface

En recherche, le Japonais Panasonic vient d'obtenir un rendement de conversion de 24,7% pour des cellules solaires en technologie HIT (Heterojunction with Intrinsic Thin-layer). Soit 0,8% de plus que le record précédent pour cette technologie et 0,5% de plus que le record absolu dévoilé jusqu'ici pour une cellule solaire en silicium cristallin de taille commerciale. Parallèlement, la firme commence à livrer des modules solaires HIT depuis sa nouvelle usine de 300 MW située à Kedah, en Malaisie, opérationnelle depuis mi-décembre 2012 …



Pour arriver au rendement de 24,7%, la firme a peaufiné la technologie HIT initialement développée par Sanyo (repris par Panasonic en 2011) avec pour particularité le laminage d'une fine couche de silicium amorphe de haute qualité à la surface du substrat en silicium monocristallin. Les chercheurs ont maintenant affiné encore la qualité du silicium amorphe afin d'améliorer la recombinaison des porteurs de charge. Les pertes d'absorption de la lumière au niveau des couches d'isolation transparentes et de la couche de silicium amorphe ont été réduites, ainsi que les pertes dues à l'ombrage produit par l'électrode sur la face avant de la cellule. Enfin, les pertes dues à la résistance de l'électrode ont aussi pu être diminuées. Panasonic a en outre obtenu ce rendement pour des cellules solaires de 101,8 cm2 réalisées en laboratoire avec des tranches de silicium de seulement 98 µm d'épaisseur, ce qui laisse augurer de significatives réductions potentielles du coût de fabrication. La firme va maintenant activer le transfert en production de la technologie HIT améliorée.

Parallèlement, l'usine de 300 MW que Panasonic a implanté à Kedah, en Malaisie, produit des panneaux photovoltaïques HIT en volume depuis la mi-décembre 2012 avec un effectif de 1500 employés. Cette usine, qui est le premier site intégré de la firme, assurant la production depuis les tranches de silicium jusqu'aux cellules et modules, vient compléter les sites existants comprenant deux usines de cellules solaires au Japon et trois bases d’assemblage de modules (deux au Japon et une en Hongrie) avec une capacité de production annuelle de cellules et modules de 600 MW. Panasonic va aussi intensifier ses efforts afin de fournir des solutions solaires intégrées combinant des modules solaires avec des onduleurs, batteries de stockage et autres composants pour répondre aux besoins variés des clients.

Une technologie d'interconnexion dans les cellules solaires mise au point par la société Suisse Meyer Burger sur la base d'une technique acquise auprès de Day4 Energy, société canadienne privée, permettrait d'augmenter le rendement de conversion de 5%, et de réaliser des centrales PV avec un meilleur rapport énergétique kWh/kWc, tout en diminuant le coût de production de 0,25 $ par cellule solaire. L'équipementier propose d'ores et déjà des machines pour la fabrication en petites séries, et prépare actuellement des modèles à haut rendement …

La technologie SWCT (SmartWire Connection Technology) fait appel à un film polymère embarquant une matrice de conducteurs (en cuivre) pour les interconnexions sur les deux faces des cellules solaires en remplacement des traditionnels deux ou trois busbars. Résultat : une réduction d'environ 80% de la quantité de matériau nécessaire à l'interconnexion dans une cellule (soit, au prix actuel de 30$/once troy d'argent, une économie de 0,25 $), une surface active plus importante de 3%, ainsi qu'une plus résistance en série plus basse de 2% du fait d'un plus grand nombre de points de contact (30 conducteurs en typique, soit 2000 points de contact). Les conducteurs de cuivre augmenteraient en outre, selon Meyer Burger, la réflexion de la lumière dans les cellules solaires, améliorant ainsi leur productible à faible ensoleillement. Ceci entraînerait, au niveau d'une centrale PV, un rapport kWh/kWc d'environ 10% plus élevé qu'avec les busbars. Enfin, la technologie réduirait les risques de micro-fissures dans les cellules solaires, qui sont la plus fréquente cause des pertes d'énergie à ce niveau.

Derrière l'acronyme Solarrok, qui signifie Solar Regions Of Knowledge, se cache un programme regroupant sept régions européennes actives dans le photovoltaïque visant à réunir leurs efforts pour élaborer en commun un plan d'action stratégique dans le but de faire progresser la recherche et l'innovation dans le secteur et ainsi renforcer la position de l'industrie du Vieux continent sur l'échiquier mondial du photovoltaïque. Démarré en décembre dernier pour une durée de 36 mois, soit jusqu'à fin novembre 2015, le programme dispose d'un budget total de 3 millions d'euros subventionné à hauteur de 2,26 M$ par l'Union européenne. Une réponse au défi de la concurrence chinoise …

Le but global de Solarrok consiste à intensifier la coopération transnationale entre les clusters industriels et autres partenariats industrie-recherche existants en Europe. Quatre objectifs ont été définis : développer des modèles commerciaux afin d'améliorer l'accès aux marchés internationaux pour les acteurs européens du secteur solaire ; soutenir l'innovation en améliorant la production des panneaux photovoltaïques et en la rendant « vertueuse », en identifiant en commun des approches durables, en échangeant l'expertise existante entre les clusters et en effectuant des comparaisons avec les meilleurs concepts mondiaux ; développer les possibilités de coopération internationales, en Europe et dans le monde, en augmentant la mobilité des chercheurs ; renforcer la compétitivité de l'Europe par l'élaboration d'un plan commun d'action stratégique en intégrant des stratégies régionales intelligentes. Pour ce dernier, il s'agit dans un premier temps d'établir un état des lieux des ressources existantes, puis d'engager un apprentissage mutuel interactif et, enfin, de procéder à une intégration ciblée des activités.

Parmi les sept régions figure, notamment, la région Rhône-Alpes avec le cluster INES/CEA-Liten et Savoie Technolac. Les autres participants sont la Solarvalley Mitteldeutschland (qui coordonne l'ensemble), une zone interrégionale néerlandaise-flamande incluant les initiatives Solliance et les centres de R&D ECN et IMEC, le ZSFI, association slovène de l'industrie photovoltaïque, et l'university de Ljubljana, les clusters espagnols Moderna, Cener et Driema (en Navarre), la Lithuanie avec le cluster de recherche Protech en coopération avec le centre de recherche Sintef en Norvège, ainsi que le cluster PROJEKTkompetenz et l'école technique d'ingénieurs de Vienne en Autriche. Les différents acteurs ont donné le coup d'envoi à la mi-janvier à Erfurt, siège de l'organisation Solarvalley Mitteldeutschland. Pour en savoir plus, cliquer sur Solarrok

General Electric(GE) aurait obtenu un rendement de conversion de 18,3% pour une cellule solaire réalisée en laboratoire par GE Research selon sa technologie à couches minces CdTe et confirmé son engagement dans le solaire en visant une production de panneaux photovoltaïques avec un rendement de 15%, nous informe GreenTech Media …

Dans ce secteur, le record était détenu jusqu'ici par First Solar, avec 17,3% pour la cellule solaire (et 14,4% pour le panneau PV).

Rappelons que General Electric s'était doté d'une technologie à couches minces CdTe en rachetant la société PrimeStar (Colorado) en 2011, mais avait gelé ses projets d'usine l'été passé.

Une équipe de chercheurs du Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche (Empa) de Zurich travaillant en coopération avec la jeune pousse Flisom vient de réaliser des cellules solaires CIGS sur un substrat polymère souple ayant un rendement de conversion de 20,4% soit proche des performances obtenues avec des cellules solaires en silicium, un nouveau record vérifié par l'institut indépendant de R&D Fraunhofer ISE de Fribourg-en-Brisgau, Allemagne. Dans le photovoltaïque organique, la société allemande Heliatek a, elle, obtenu des cellules solaires avec un rendement de 12%, en coopération avec les universités allemandes d'Ulm et de Dresde …

En technologie CIGS, l'Empa avait obtenu son premier record en 1999 : 12,9% ! Les chercheurs, qui font appel à un procédé de fabrication à température relativement basse et peu coûteux, ont ensuite progressivement haussé le rendement de conversion, à 14,1% en 2005, puis 17,6% en 2010 et 18,7% in 2011 (voir notre article) en améliorant les propriétés d'absorption des couches CIGS. Le record d'aujourd'hui dépasse même celui obtenu pour des cellules solaires CIGS sur verre (20,3 %). Les cellules solaires flexibles à couches minces à haut rendement sont adaptées à de nombreuses applications (parcs solaires, toitures ou façades PV de bâtiments, alimentation d'appareils électroniques portables, etc). Pour Gian-Luca Bona, directeur de l’Empa, « le moment est venu de passer à l'étape suivante avec un partenaire industriel pour des applications techniques en vue de la production de panneaux PV de grande taille. »

De son côté, Heliatek a amélioré le record mondial (et son record personnel) dans le PV organique de 11,7 à 12% (validé par le laboratoire SGS) avec une cellule solaire de 1,1 cm2, en combinant deux matériaux d'absorption qui convertissent la lumière à différentes longueurs d'ondes (pour des détails technologiques, voir également notre article). « Nos progrès confortent notre objectif visant un rendement de conversion de 15% d'ici 2015. Nous produisons des films solaires que nos partenaires peuvent intégrer dans leurs produits pour collecter de l'énergie. Les premières applications devraient être commercialisées fin 2013 » a commenté Thibaud Le Séguillon, CEO d'Heliatek. La société, qui a récemment levé 60 M€ de financements, a travaillé en étroite coopération, entre autres, avec des laboratoires des universités d'Ulm et de Dresde, dirigés respectivement par les co-fondateurs d'Heliatek, Peter Bäuerle et Karl Leo.

Le savoir-faire de Schott Solar dans le solaire photovoltaïque à base de silicium cristallin devrait rester dans le domaine européen : l'institut allemand de R&D Fraunhofer ISE, partenaire de longue date de Schott, vient en effet de signer un accord de reprise pour les 111 familles de brevets de l'industriel allemand qui s'est désengagé du solaire PV l'été dernier …

Les brevets portent sur l'ensemble de la chaîne de fabrication, depuis la cristallisation du silicium jusqu'au montage du système PV. Le Fraunhofer ISE projette d'exploiter le portefeuille de brevets en les commercialisant (avec droits de licence) auprès de partenaires industriels allemands et européens.

« Si nous voulons maintenir l'industrie allemande du photovoltaïque en Europe, nous devons l'aider à devenir compétitive sur le marché international, ce qui peut être atteint en soutenant le développement d'usines avec des capacités de production de 1 à 5 GWc avec l'aide de technologies innovantes », a toutefois souligné Eicke Weber, directeur de l'institut Fraunhofer ISE.

Situé à 1025 mètres d'altitude, le refuge allemand de Rappeneck (Forêt-Noire) est équipé depuis 1987 d'une centrale PV de 4 kWc capable de fournir 24 kWh, avec 400 m2 de panneaux photovoltaïques d'AEG à l'origine, devenu plus tard Schott Solar, réalisée en coopération avec le Fraunhofer ISE.

Le Norvégien Elkem Solar, fournisseur de silicium solaire, vient d'obtenir une aide de près de 3,4 millions d'euros (25 millions de couronnes) de Innovation Norway,une agence gouvernementale d'aide à l'innovation, dans le cadre d'un projet d'amélioration de 30% de l'énergie consommée par son procédé de fabrication dans son usine de 6000 tonnes de Kristiansand …

Le projet de R&D est prévu pour 18 mois, avec un budget total de 13,6 M€.

Rappelons que, à la mi-septembre, Elkem Solar, qui est passé dans le giron du chimiste chinois National Bluestar en janvier 2011, a stoppé temporairement sa production de silicium à cause des surcapacités mondiales dans ce secteur. La date de reprise n'a pas été dévoilée.

Le Japonais Solar Frontier vient de dévoiler un rendement de conversion de 19,7% pour une cellule solaire à couches minces CIS de 0,5 cm2, réalisée en laboratoire en coopération avec le NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organization). La société a toutefois découpé cette cellule dans un substrat de 30 cm x 30 cm obtenu en production après pulvérisation des premières couches puis sélénisation, contrairement au record précédent de 18,6% obtenu il y a dix ans avec une cellule solaire spécialement conçue à cet effet …


Le centre de recherche d'Atsugi de Solar Frontier

Le procédé le plus commun pour réaliser des cellules solaires CIS/CIGS consiste à co-évaporer (par voie physique), sous vide, du cuivre, du gallium et de l’indium en surpression de sélénium. L'approche utilisée par Solar Frontier promettrait une meilleure uniformité en surface de la cellule ainsi qu'une productivité plus élevée. Les panneaux CIS commercialisés par le fabricant affichent aujourd'hui un rendement de conversion légèrement supérieur à 13%.

La recherche va bon train dans le photovoltaïque à couches minces qui devrait, selon certaines études, représenter 30% du marché des panneaux PV en 2020. Ainsi, le cluster interrégional néerlandais-flamand de R&D Solliance vient de célébrer l'ouverture de sa ligne pilote de cellules solaires et panneaux photovoltaïques en technologie CIGS chez son partenaire TNO* à Eindhoven. Les premières cellules solaires réalisées affichent un rendement de conversion de 13,85%. Ambition affichée : faire du triangle Eindhoven-Louvain-Aix-la-Chapelle un acteur mondial du PV à couches minces …



Dans la technologie CdTe, First Solar a étendu sa coopération avec le fabricant d'équipements Intermolecular (IMI) pour deux ans supplémentaires afin d'améliorer le rendement de conversion des cellules solaires en CdTe de façon significative au-delà des 14% en 2015 que le leader mondial dans ce secteur prévoyait jusqu'ici dans sa feuille de route. First Solar a livré des panneaux PV en CdTe avec un rendement de conversion moyen de 12,7% en 2012.

Par ailleurs, l'université du Koweit a rejoint le programme industriel de développement de cellules solaires de hautes performances en silicium du centre belge de R&D IMEC.

* Le cluster Solliance regroupe plusieurs entités de recherche situées entre Eindhoven, aux Pays-bas, et Louvain, en Belgique, notamment ECN, TNO, Imec et le Holst Centre ainsi que l'université d'Eindhoven (TU/e) et l'institut de recherche sur les matériaux (IMO) de l'université de Hasselt, ainsi que l'institut allemand Forschungszentrum Jülich. Pour en savoir plus, cliquer sur Solliance Solar Research

L'initiative Innovationsallianz Photovoltaik, créée en 2010 en Allemagne sous forme de partenariat entre industriels et scientifiques avec l'aide des ministères de l'éducation et de l'environnement, un peu pour faire « passer » la baisse des tarifs d'achat (voir notre article), dévoile aujourd'hui une vingtaine de projets de R&D subventionnés au plan national pour un montant total de 100 M€ sur un site Internet servant de plate-forme d'information. Les projets devraient aboutir à de nouveaux produits et procédés de fabrication devant mener à la fois à une baisse des coûts de production et à des investissements industriels dans le pays, et in fine à une électricité photovoltaïque encore plus abordable …



« Seule une R&D liant étroitement les fabricants, équipementiers et scientifiques peut maintenir l'avance de la filière solaire allemande dans l'innovation dans le contexte actuel de forte concurrence et de pression sur les prix », explique Günther Häckl, président du syndicat professionnel BSW-Solar.

Les projets de R&D de l'Innovationsallianz Photovoltaik sont, pour certains, proches de ceux retenus par l'Ademe dans le cadre des appels à manifestation d'intérêt pour le solaire photovoltaïque. Ils sont présentés, et régulièrement réactualisés, sur le site Innovationsallianz Photovoltaik (en allemand) avec la liste des partenaires, le budget et la hauteur des subventions, ainsi que la durée des travaux.

Nouveau record mondial : Sharp vient d'atteindre un rendement de conversion de 37,7% pour une cellule solaire triple jonction de 1 cm2 qui fait appel à un empilage de trois couches successives de matériaux composites III-V – InGaAs, GaAs et InGaP (voir ci-dessous) – permettant ainsi d'absorber un spectre de lumière plus étendu. La société japonaise vise à appliquer ces récents développements aux systèmes solaires de type photovoltaïque à concentration à lentille Fresnel …



La société japonaise avait déjà atteint un rendement de conversion de 36,9% avec cette technologie il y a un an. Pour l'améliorer encore, elle a notamment porté ses efforts sur la capacité d'absorption du spectre lumineux par les différentes couches. Sharp a aussi augmenté la surface active de la cellule solaire grâce à un traitement optimisé au niveau des coins de la cellule.

Les travaux sont réalisés dans le cadre d'un programme de R&D du New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO), l'organisme public de promotion de la R&D et de dissémination des technologies industrielles, énergétiques et environnementales. La mesure des 37,7% a, elle, été confirmée par l'Institut national des sciences et technologies industrielles avancées (AIST).

Sharp a débuté ses travaux de R&D sur les cellules solaires à triple jonction en 2000, en priorité pour les applications dans l'espace (satellites, notamment), et atteignait un rendement de conversion de 31,3% dès 2003 (en laboratoire), puis 35,8% en 2009 et 36,9% en 2011. La société a par ailleurs obtenu un rendement de conversion de 43,5% avec une cellule solaire à triple jonction avec une concentration d'un facteur 360.

NLAB Solar, société suédoise spécialisée dans les cellules solaires à pigments photosensibles (DSC) dites aussi cellules de Graetzel du nom de son inventeur, le Suisse Michael Grätzel, vient d'obtenir un financement de 60 millions de couronnes suédoise, sous la forme d'un prêt de l'Agence suédoise de l'énergie pour industrialiser son procédé de fabrication d'ici 2014 en visant les applications grand public et l'intégré au bâti en façade …

Ce financement devrait permettre à NLAB Solar de construire une usine de 2000 m2, d'une capacité annuelle de 20 MW, à Stockholm. Pour l'instant, la société n'a pas dévoilé ni le rendement de conversion obtenu ni ses coûts de production.

Créée en 2008 notamment grâce à une aide de près de 1 M€ de Vinnova (agence gouvernementale suédoise pour les systèmes innovants), NLAB Solar fait appel à des technologies de fabrication simples comme la sérigraphie selon un process breveté, sans utiliser de produits chimiques sophistiqués, et revendique un faible coût de production. La société produit actuellement des prototypes et des préséries sur une ligne pilote construite en 2010-2011 avec une subvention de 2 M€ de la Commission européenne pour un investissement total de 4,6 M€. « Notre objectif consiste à produire suffisamment d'électricité pour 1 m2 d'espace de bureau avec un panneau PV de 1 m2 », avait précisé Giovanni Fili, CEO de NLAB Solar, lors de la mise en place de la ligne pilote.

Au Chili, six universités (l'université du Chili à Santiago, les universités de Concepción, de Tarapaca et d'Antofagasta, l'université technique Federico Santa Maria et l'université Adolfo Ibáñez – envisagent de se regrouper autour de la Fondation Chili pour créer un centre de recherche et développement dédié à l'énergie solaire, ou Chilean Solar Energy Research Center (SERC-Chile), qui aura pour vocation de trouver des solutions aux barrières non techniques freinant son déploiement dans le pays. Le budget alloué s'élèverait à 4 milliards de pesos sur 5 ans …

Multidisciplinaires, les travaux porteraient sur le déploiement de centrales solaires pour les industries minières, sur la fourniture d'électricité solaire aux communautés urbaines et rurales, sur le stockage de l'énergie solaire, mais aussi sur diverses utilisations de l'énergie solaire, par exemple pour le traitement de l'eau.

Pour les détails, cliquer sur SERC-Chile