A chaque édition d'Intersolar, des prix récompensent les produits et services les plus innovants. Cette année, six sociétés, trois du secteur de l'énergie solaire photovoltaïque et trois du secteur de l'énergie solaire thermique, ont été sélectionnées parmi 76 propositions, dont 18 de sociétés étrangères.

Dans la catégorie solaire photovoltaïque, les sociétés récompensées sont : Aerowest (Allemagne) ; National Semiconductor (Etats-Unis) et Solon (Allemagne)

La société allemande Aerowest propose un logiciel appelé AeroSolar, qui permet d'évaluer la rentabilité d'une installation photovoltaïque en analysant la structure d'une toiture en 3D à partir d'images vues du ciel, et calcule l'énergie susceptible d'être produite selon les conditions locales d'ensoleillement.

L'optimisateur de puissance SolarMagic de National Semiconductor s'utilise avec pour objectif d'augmenter le rendement des installations photovoltaïques en toiture en réduisant d'au moins 50% les pertes d'énergie dues à l'ombrage d'arbres et de cheminées ou encore à des salissures (feuilles d'arbres …

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). Cet appareil permet d'exploiter le potentiel de toitures, notamment de particuliers, jusqu'ici peu prioritaires à cause des soucis d'ombrage.

Le fabricant allemand Solon a, pour sa part, obtenu un prix Intersolar pour ses panneaux solaires Solon Black 160/05 destinés à l'intégration totale au bâti : de couleur noire, ces panneaux peuvent remplacer soit des tuiles soit d'autres types de couvertures en toiture; d'un assemblage facile, ils sont en plus légers et sont ainsi également adaptés à d'anciennes toitures.

Dans la catégorie solaire thermique, les prix ont été attribués à : NEP Solar (Australie), pour le système d'anneaux paraboliques PolyTrough 1200 comportant un réflecteur innovant pour des collecteurs thermiques solaires, utilisé à la place de matériaux polymères; RESOL (Allemagne), pour son régulateur FlowCon Sensor qui permet à un système solaire de fonctionner sans capteurs de collecte et sans système de stockage d'énergie; et Ritter Energie und Umwelttechnik (Allemagne), pour son système de soutien au chauffage solaire et de réchauffement d'eau potable Aqua Expresso.

Photo SolarMagic de National Semiconductor

Dans les équipements de production de panneaux solaires, Oerlikon Solar a choisi Intersolar pour annoncer avoir atteint un rendement de 11% pour son offre couches minces Micromorph : les panneaux de 1,4 m2 réalisés selon la technologie Micromorph avec ses équipements de production délivrent une puissance de 151 W, une performance qui permet au fabricant de viser avec confiance un objectif de 0,70 $/W d'ici fin 2010.

La technologie Micromorph, brevetée par Oerlikon Solar, booste le rendement des cellules solaires grâce à l'adjonction d'une deuxième couche d'absorption micro-cristalline après la couche de silicium amorphe, qui convertit l'énergie du spectre rouge et infrarouge de la lumière solaire captée.

Dans le domaine des panneaux solaires, la tendance vers des solutions de type intégré au bâti, en remplacement de tuiles ou d'autres matériaux utilisés en toiture a été notable avec plusieurs annonces : Kyocera a ainsi introduit, sous la référence FD 135GH-2P, un panneau solaire de 150 cm x 67 cm, composé de 36 cellules solaires pour une puissance de 135 W nominale (rendement supérieur à 16%).

Schott Solar a, pour sa part, présenté son panneau InDaX 175 qui se distingue par une puissance nominale de 175 W crête (dimensions : 170 cm x 85 cm).

SolarWatt a, quant à lui, dévoilé son offre d'intégration au bâti Easy-in qui, contrairement aux solutions classiques, ne nécessite ni sous-construction ni système de montage supplémentaire. L'assemblage des panneaux s'effectue à l'aide d'un cadre d'aluminium spécialement préformé. Ce cadre d'aluminium permet d'accrocher simplement les panneaux à la charpente, les mettant ainsi au même niveau que les tuiles, et de les relier entre eux de façon très esthétique sans surélévation.

Jean-Louis Borloo, en accord avec Valérie Pécresse, ministre de l’Enseignement supérieur et de la Recherche, a décidé de mettre en place une nouvelle organisation de la recherche dans le domaine des nouvelles technologies de l’énergie, qui sera prochainement officialisée par un décret ; un comité stratégique définira en particulier une méthodologie permettant d’identifier les secteurs dans lesquels un investissement public massif serait susceptible de créer des champions industriels.

Cette nouvelle organisation repose sur l’élaboration d’une stratégie de recherche dans le domaine de l’énergie, sous l’égide de ce comité stratégique placé sous la présidence des ministères chargés de l’énergie et de la recherche ; l’élaboration de « feuilles de route programmatiques », pour chacun des thèmes retenus par le comité stratégique ; une programmation des travaux des différents acteurs publics.

Ces différentes instances devraient démarrer leurs travaux dès le second semestre de l’année 2009 pour les faire aboutir au cours de l'année 2010.

Un comité de coordination dont feront partie le CEA, l’IFP, le BRGM, le CNRS, et regroupant les autres acteurs intéressés, sera chargé de définir et mettre en oeuvre un programme structuré focalisé sur la valorisation de la recherche, à travers l'essaimage, le capital-risque et le capital-développement. Un fonds dédié aux énergies nouvelles, doté d’un budget annuel de 100 millions d’euros, sera adossé à ce comité de coordination.

Le Grenelle Environnement va permettre de passer à la vitesse supérieure pour la recherche sur les technologies vertes ; il est ainsi prévu de dépenser un milliard d’euros supplémentaires sur les quatre prochaines années, dont 130 millions d’euros pour la R&D dans la filière solaire (y compris fonds démonstrateur).

En 2008, conformément au Grenelle Environnement, le gouvernement a mis en place un « Fonds de soutien aux démonstrateurs industriels » géré par l’Ademe pour financer des projets de démonstration. Il est doté de 450 millions d’euros sur quatre ans, dont 80 millions d’euros pour la filière solaire.

Le photovoltaïque sera pris en compte selon deux approches : d’une part l’expérimentation de l’intégration d’une part importante de photovoltaïque dans un réseau électrique, et d’autre part le développement des technologies et procédés de production innovants. L’appel à manifestation d’intérêt pour les premiers démonstrateurs solaires sera lancé en 2009.

L’Agence nationale pour la recherche (ANR) soutient, depuis 2005, la recherche dans le domaine photovoltaïque, à travers son programme photovoltaïque pour des projets d’un montant global de plus de 43 millions d’euros. Les objectifs scientifiques du programme portent sur la réduction des coûts des cellules, les systèmes d’intégration au bâtiment et les concepts innovants de cellules. Le programme est cofinancé par l’Ademe.

Des chercheurs du centre de recherche pour l’énergie solaire et l’hydrogène ZSW du Bade-Wurttemberg, Allemagne, ont mis au point une technique de dépôt de couches qui leur a permis de réaliser des cellules solaires couches minces du type CIGS (cuivre-indium-gallium-sélénium) avec un rendement de conversion de 19,6% ; cette technique est d’ores et déjà transférable en préproduction.

Rappelons que le ZSW a développé la technologie CIGS en coopération avec Würth Solar qui fabrique actuellement des panneaux solaires de ce type avec des rendements de conversion d’environ 12%. Le site de Schwäbisch Hall, d’une capacité annuelle de production de 30 MW, est opérationnel depuis 2006.

Des chercheurs de l’Institut de physique de l’Université Friedrich-Schiller à Jena, Allemagne, travaillent sur un projet de R&D visant à réaliser des panneaux solaires à couches minces de type tellure de cadmium (CdTe) avec un rendement de conversion de 15% ; deux techniques sont à l’étude : l’implantation d’ions une fois la couche CdTe réalisée ou l’injection d’atomes au moment même de la croissance de la couche CdTe.

Ce projet d’une durée de trois ans est subventionné à hauteur de 1,8 million d’euros par le ministère allemand de l’environnement. D’autres équipes de chercheurs se penchent actuellement sur la même problématique, notamment à l’Université du Colorado, aux Etats-Unis, et à l’Université de Darmstadt, en Allemagne.

Des chercheurs du Royal Institute of Technology de Stockholm auraient réussi à obtenir un rendement de 44% avec des cellules solaires à pigment photosensible dites de Grätzel, soit plus du double du record actuel.

Les cellules de Grätzel font appel à un principe photoélectrochimique, avec un électrolyte donneur d'électron sous l'effet d'un pigment présent dans un matériau semiconducteur fixé sur la paroi transparente et conductrice de la cellule, qui est excité par le rayonnement solaire.

Sunrise Global Solar Energy, fabricant taiwanais de cellules solaires en silicium monocristallin, et l'Université de New South Wales (NSW), Australie, viennent de démarrer un programme de développement technologique visant à atteindre, à court terme, un rendement de conversion de 18,5%, contre 17,3% aujourd'hui ; le programme est prévu pour une durée de 5 ans, avec l'objectif de dépasser éventuellement les 20%.

L'Américain Solarmer Energy vient de présenter ses derniers modèles de cellules solaires organiques dont le rendement de conversion atteint désormais 6,31%, un résultat encourageant pour la société qui vise une commercialisation à partir de 2010 ; parallèlement, Solarmer travaille sur des cellules solaires en plastique translucide, avec un taux de transparence de 45% aujourd'hui, susceptibles de remplacer le vitrage classique dans les immeubles.

Par ailleurs, des chercheurs coréens du Gwangju Institute of Science and technology (GIST) ont réalisé, eux, une cellule solaire organique, sur substrat plastique, affichant un taux de conversion de 6,2%.

Au Danemark, le laboratoire national de l'énergie durable Risø DTU a démontré la faisabilité d'une centrale photovoltaïque réalisée avec des cellules solaires organiques, en matériau polymère, et reliée au réseau électrique distribué ; installée sur le campus du laboratoire, cette centrale, de petite taille, est le résultat d'une coopération recherche-industrie avec Mekoprint et Gaia Solar.

Mekoprint est une société spécialisée dans l'électronique imprimée. Gaia Solar est un fabricant de panneaux solaires. Le coût des panneaux solaires en plastique devrait baisser à 4-5€/W d'ici fin 2009, contre quelque 15 €/W aujourd'hui.

L'Allemand Sunfilm est le premier fabricant à avoir qualifié la production de panneaux solaires couches minces à jonction tandem sur une chaîne SunFab d'Applied Materials ; en utilisant des substrats de 5,7 m², la société a réalisé, en volume, des panneaux avec des rendements de conversion atteignant 8%, dans son usine de Grosroehrsdorf dont la capacité de production annuelle est de 120 MW crête.

Sunfilm est une société commune à Good Energies et NorSun, créée fin 2006. Elle prévoit de s'équiper d'une deuxième ligne de production SunFab à la fin de l'année 2009.

Sunfilm fournit des panneaux de 5,7 m² (pleine dimension), d'une puissance d'environ 450 W crête, mais aussi des panneaux demi-taille et des panneaux quart de taille. Ces derniers affichent une puissance de 115 W crête pour une surface de 1,4 m².

Des chercheurs du Centre de recherche Néerlandais sur l'Energie (ECN) viennent de réaliser un panneau photovoltaïque avec un rendement de conversion de 16,4% ; le panneau contient 36 cellules solaires en silicium polycristallin de seulement 120 µm d'épaisseur, avec les contacts sur l'arrière selon la technologie MWT qui devrait être introduite en production chez Solland Solar vers la fin 2009.

L'Arizona Science Foundation vient d'annoncer un investissement de 4 M$ dans cinq projets de recherche portant sur des réflecteurs bas coût pour le photovoltaïque par concentration, sur des films nanostructurés pour des panneaux solaires couches minces, sur des tests de fiabilité de systèmes photovoltaïques, sur le stockage de l'énergie solaire et sur des logiciels de gestion intelligente d'un réseau électrique distribué ; ils seront menés au sein du Solar Technology Institute en coopération avec plusieurs partenaires industriels américains et les universités de l'Arizona.

En étudiant les propriétés dans l'infrarouge de films minces à base de nanotubes de carbone à simple paroi, optiquement transparents et conducteurs, des chercheurs de l'University of California ont constaté que ces films conservaient un taux de transmission moyen de plus de 90% sur une large gamme de longueurs d'ondes ; cette caractéristique pourrait permettre d'améliorer le rendement des cellules solaires infrarouges.

Pour plus d'informations : BE Etats-Unis 162

Sunovia Energy Technologies et EPIR Technologies viennent d'obtenir un contrat d'aides du département américain de la défense pour un montant de 9 millions de dollars afin d'étendre leurs capacités de production de tranches CdTe/Si pour les besoins des cellules solaires ; selon Sunovia, cette technologie devrait permettre de réaliser des cellules de haut de gamme pour un coût cinq fois moins élevé que celui des solutions les plus performantes actuelles.

EPIR avait développé initialement le procédé d'intégration du CdTe sur silicium pour l'imagerie infrarouge. Sunovia a mis au point des cellules solaires CdTe/Si et les intègre dans des systèmes photovoltaïques.

Les deux sociétés américaines sont en train d'installer une centrale solaire de 20 MW en République dominicaine.

Un projet de R&D portant sur l’optimisation des cellules solaires vient de démarrer à l’Institut Fraunhofer des systèmes solaires (ISE) de Fribourg en Brisgau, en Allemagne : son objectif consiste à réduire les coûts de manière à atteindre la parité entre l’électricité solaire et l’électricité distribuée au plus tard en 2015 ; les travaux de ce projet, intitulé xµ, porteront notamment sur l’industrialisation de cellules solaires ultraminces en silicium de 130 µm d’épaisseur d’ici deux ans.

D’ici cinq ans, des cellules solaires d’une épaisseur de 80 µm devraient également être industrialisables. Les cellules seront de dimensions classiques (12,5 cm x 12,5 cm).

Le projet est porté par un consortium allemand composé de 27 entreprises et 12 laboratoires de recherches de la Solarvalley Mitteldeutschland (Saxe, Saxe-Anhalt et Thuringe), réunis en cluster d’excellence. Ce consortium a choisi l’ISE comme partenaire pour la recherche scientifique. Cet institut de R&D détient déjà plusieurs records, en laboratoire, dans le domaine du solaire, avec notamment un rendement de conversion de 20,4% pour une cellule solaire en silicium polycristallin d’1 cm2.

Dans le cadre du projet européen Crystal Clear, l’ISE a déjà prouvé, en laboratoire, la stabilité du rendement de conversion de 18% d’une cellule solaire de 130 µm d’épaisseur (et de 12,5 cm x 12,5 cm de dimensions). Il reste maintenant à développer le procédé de fabrication adapté.

L‘IMEC, l’institut de recherche belge en nanotechnologies, projette de développer une technologie de cellules solaires organiques économiquement viable, en coopération avec la société Cytec Industries, un spécialiste de la chimie et des matériaux ; l’objectif consiste à aboutir à un procédé de fabrication stable permettant de créer des cellules solaires d’une longévité supérieure à 5 ans.

Au cours des dernières années, la R&D dans les cellules solaires, toutes technologies confondues, a essentiellement porté sur le rendement de conversion de l’énergie solaire en énergie électrique.

Un deuxième frein au développement des cellules solaires organiques réside toutefois dans la longévité de ces cellules. L’IMEC et Cytec vont s’y attaquer de deux manières : la première consistera à stabiliser la nanomorphologie des matériaux actifs utilisés ; la seconde portera sur le développement d’un matériau et process d’encapsulation des cellules solaires afin de supprimer les dégradations causées par des infiltrations de vapeur d’eau ou d’oxygène.

Le projet est prévu pour une durée de deux ans.

Cellules solaires organiques développées à l’IMEC

La société japonaise Toray Industries, un spécialiste des matériaux composites, vient de mettre au point un matériau polymère adapté à la fabrication de cellules solaires organiques, qui lui aurait permis d’obtenir un rendement de conversion de 5,5%; Toray compte porter ce rendement à 7% d’ici 2015.

La structure moléculaire de ce polymère lui conférerait en outre une meilleure résistance à l’oxydation que les matériaux existants ce qui garantirait une plus grande longévité, même en cas d’exposition prolongée à l’air. Selon Toray, les records de rendement publiés à ce jour par des scientifiques ne dépasseraient pas les 5,15%.

L’Américain Spire Semiconductor, filiale de Spire Corporation, vient d’obtenir une subvention de 3,7 millions de dollars du NREL (Laboratoire national des énergies renouvelables) pour développer une cellule solaire III-V à concentration et triple jonction d’un rendement de 42% ; le projet, d’une durée de 18 mois, devrait aboutir à un produit presque directement industrialisable.

Le record actuel dans ce secteur est aujourd’hui de 41,1%, en laboratoire ; il a été obtenu par l’Institut Fraunhofer des systèmes solaires de Fribourg, en Allemagne, en janvier dernier.

Selon la société d’études CPV Today, les cellules solaires à multijonction et à concentration pourraient atteindre un rendement de conversion de 50% d’ici 2015.

La cellule solaire réalisée à l'Institut Fraunhofer des systèmes solaires

L’Université Technologique Swinburne de Melbourne, en Australie, et le fabricant chinois de cellules solaires Suntech Power viennent de démarrer un projet de R&D dédié à des cellules solaires nanoplasmoniques, ayant un rendement de conversion deux fois plus élevé que les cellules classiques actuelles en silicium ; le projet est financé à hauteur de 3 millions de dollars par chacun des partenaires.

Le projet est prévu pour une durée de cinq ans.

Dans les cellules solaires, les solutions silicium représentent toujours la meilleure technologie en terme de rendement de conversion : ce dernier atteint actuellement quelque 18% pour les architectures à homojonction, et autour de 22% pour les approches à hétérojonction ; la part de marché des cellules silicium reste encore très majoritaire (plus de 80%) même si elle décroît lentement au profit des cellules couches minces.

La structure de coûts a été réduite avec l'augmentation des capacités de production et l'utilisation de procédés novateurs tout au long de la filière (taille des lingots de silicium, sciage à fil, ...). Les soucis de pénurie de silicium ont été résorbés par d'importants investissements dans des capacités de production de silicium cristallin et de silicium métallurgique amélioré de grade solaire. L'Ines a, par exemple, développé le procédé Photosil, une voie de purification par plasma qui permet d'obtenir des cellules avec un rendement de conversion de 15,5%.

Pour la fabrication des lingots de silicium, deux techniques moins coûteuses sont venues compléter le procédé de tirage vertical de Siemens. Il s'agit du procédé en coulée continue mis au point par Emix, et du procédé de tirage en lame mince ou en ruban, en production chez Evergreen Solar et Solarforce. La réduction des coûts se poursuit avec la diminution de la quantité de silicium par cellule, par le sciage en tranches plus minces (jusqu'à une certaine limite) ou encore par la recristallisation de films de silicium de 20 µm d'épaisseur sur un autre support.

Enfin, de nouvelles architectures de cellules (hétérojonction, report des contacts sur la face arrière) pour augmenter les rendements de conversion ou encore des méthodes d'encapsulation automatisée des modules visent à réduire les coûts systèmes.