On le sait depuis plusieurs décades, les dispositifs photovoltaïques qui exploitent l’énergie du soleil pour la convertir en électricité permettent d’offrir une alternative durable – et potentiellement illimitée – à l’utilisation des combustibles fossiles.
Alors pourquoi ces technologies solaires n’ont-elles pas été adoptées plus largement ?
Tout simplement, "parce qu’elles sont trop cheres", explique Ji-Seon Kim, maître de conférences en physique des solides à l’Imperial College de Londres, qui, avec ses collègues, a mis au point une technologie qui pourrait aider à faire baisser ce fameux prix.
Les scientifiques ont décrit leur nouvelle approche de fabrication de panneaux solaires à bas coûts – mais aussi efficaces – dans un article du Journal of Chemical Physics.
"Pour capter beaucoup de lumière, vous avez besoin de couvrir une grande superficie en panneaux solaires, ce qui revient à des coûts très élevés pour du photovoltaïque inorganique : généralement du silicium", explique le Pr. Kim. Les coûts élevés surviennent parce que les panneaux traditionnels doivent être fabriqués à partir de cristaux de haute pureté qui nécessitent des températures élevées et des conditions strictes de fabrication sous vide.
Une solution moins coûteuse consisterait à concevoir cette fois des dispositifs photovoltaïques basés sur des composés organiques – soit des cellules solaires qui reposent essentiellement sur du plastique.
Les matériaux semi-conducteurs organiques, et en particulier les polymères, peuvent être dissous pour obtenir au final une encre. Ensuite, il suffit de réaliser l’impression en une couche très mince, de quelque 100 milliardièmes de mètre d’épaisseur, sur une grande surface. "Couvrir une vaste superficie avec du plastique reste beaucoup moins cher que de le faire avec du silicium. Par conséquent, le coût par Watt de la capacité de production d’électricité a le potentiel d’être beaucoup plus faible" a t-il ajouté.
Cependant, selon l’équipe de scientifiques, la difficulté majeure aura été de contrôler l’agencement des molécules de polymère en couche mince. Dans leur article, elle décrit une nouvelle méthode pour exercer un tel contrôle. "Nous avons développé une technique avancée d’exploration structurelle capable de déterminer l’enveloppe moléculaire de 2 polymères différents quand ils sont mélangés ensemble". En manipulant comment les molécules des 2 polymères s’assemblent ensemble, les chercheurs ont créé des voies ordonnées – ou nanofils – le long desquelles les charges électriques peuvent voyager plus facilement. Cela permet à la cellule solaire de produire davantage de courant électrique.
"Notre travail met en évidence l’importance de l’agencement précis des molécules dans une cellule solaire organique pour qu’elle fonctionne de manière efficace" conclut le Pr. Kim, qui s’attend à ce que ce type de cellule solaire entre sur le marché d’ici 5 à 10 ans.
Au fil des articles, on voit que les techniques évoluent permettant de diminuer les coût des cellules. Donc -peut-être- il ne faut pas se presser pour s’équiper. Mais de toute manière, il restera un coût qui ne baissera pas : le convertisseur en alternatif pour couplage sur le réseau, ce qui entoure les panneaux: cadre et vitrage, le transport et aussi l’intallation sur la toiture. Ce qui est certain l’avantage est que le solaire sur toiture est au plus proche du consommateur et ne prend pas de place sur l’espace foncier.
Les prix des onduleurs baissent, pas autant que les modules, mais quand même. Ce qui ne baisse pas par contre, ce sont les câbles .. mais n’est-ce pas commun à toutes les formes de génération d’électricité ?
Le coup de la « percée technologique » qui va abaisser fortement le coût (des panneaux) PV, on nous le fait presque tous les mois. Espérons que cette fois c’est la bonne. Reste, comme déjà évoqué un certain nombre de problèmes, entre installation, régulation/conversion, raccordement, et sans compter la résistance des polymères à une exposition prolongéeà… la lumière ainsi qu’aux conditions météorologiques, l’intermittence et donc le stockage. Enfin, « couvrir tous les toits », ça semble le bon sens pour du PV, sauf que dans la réalité les résutats ne sont pas au rendez-vous (exposition, permis de construire, et même coûts, ne serait-ce qul’installation-raccordement etc.) Bref, le solaire sous forme PV restera encore, et pour longtemps un complément de quelques ù au mieux, et encore pour certaines régions et pour certains « consommateurs ». Tant mieux, mais ne parions pas sur le PV pour être un pilier « majeur » de cette fameuse « transition énéergétique », si bien médiatisée et si séduisante intellectuellement (ce qui ne veut pas dire intelligemment !) (et idem pour l’éolien…) De manière amusante, en France ces deux modes de production ont peut -être une bonne place à jouer… tant que les centrales nuke là sont en feed-back !
Décidément les articles sur Enerzine manquent d’une vraie culture scientifique. On dirait que celui qui écrit (ou plutot traduit, à en juger par la mauvaise traduction de « decade », qui en français se dit décennie…) découvre aujourd’hui l’existence du PV organique. Non, le PV organique n’est en soi pas nouveau, les premières cellules remontent à une vingtaine d’années, et ça fait bien 5 ans qu’il commence à y avoir des cellules au rendement correct et que l’on commence à envisager des applications commerciales. Sur le marché y avait Konarka, qui a fait faillite récemment il me semble, et il reste Heliatek, entreprise allemande qui a annoncé un record de rendement de 12% cette année, mais ne vend pas encore de cellules à ma connaissance. Bref l’article se contente de rappeler ce qu’est l’organique et non ce qu’il y a de nouveau dans la technologie de ce labo… Or le PV organique est une technologie extrêmement prometteuse en termes de coûts, mais a deux défauts: – le rendement. Sur des tailles commerciales je crois qu’on arrive péniblement à 5% – la longévité, qui est probablement le problème le plus difficile à résoudre. Les matériaux utilisés vieillissent mal au soleil (dommage pour un panneau solaire) et le rendement se dégrade au bout de quelques années au mieux, quelques mois au pire. Donc un article qui ne mentionne ni les rendements obtenus, ni la durée de vie attendue n’est pas très utile…
Au fait pour le commentaire qui parlait de prix du cadre et du vitrage, à mon avis ce n’est pas pertinent, car le OPV prend réellement son sens sur des supports flexibles, avec une fabrication roll to roll (c’est à dire en continu, sur des rouleaux, et non panneau par panneau). Et dans ce cas, pas besoin de vitrage ni de cadre! Il reste à voir comment intégrer ça dans des bâtiments bien sûr…
Le secret pour obtenir 0.5 % ? c’est ce que la publication decrit. je ne suis pas sur de vouloir partager ce secret.