8 innovations de panneaux solaires nouvelle génération
8 innovations de panneaux solaires nouvelle génération
En 2022, on est loin du premier panneau solaire créé en 1954 par les laboratoires Bell, avec un rendement de 6 %. La technologie a fait des bonds en avant depuis la première maison alimentée par des cellules photovoltaïques en 1980. Les panneaux monocristallins dominent aujourd’hui le marché avec des rendements estimés entre 16 et 24 %, suivis de près par les modèles polycristallins. Seront-ils prochainement détrônés par les panneaux de nouvelle génération ? Sur le marché dynamique des énergies renouvelables, les ingénieurs rivalisent d’imagination pour concevoir des modules de plus en plus performants, bravant les limites naturelles de l’énergie solaire. Voici 8 de ces innovations qui pourraient devenir l’avenir du photovoltaïque.
Augmenter les rendements photovoltaïques
Les panneaux solaires bifaciaux
Les panneaux solaires bifaciaux sont conçus pour capter la luminosité des rayons solaires des deux côtés. La face avant des modules bénéficie d’une lumière directe. Mais comment la face arrière ombragée peut-elle elle aussi produire de l’électricité ? Recouvertes par une feuille transparente ou un double verre trempé, les cellules captent la luminosité des rayons solaires qui réfléchissent dans leur environnement. C’est l’effet d’albédo.
En 2020, les panneaux bifaciaux représentaient 10 % du marché. Ils sont principalement utilisés pour les centrales photovoltaïques au sol mais peuvent être posés sur les toitures grâce à des supports. Ils permettent d’augmenter les rendements de 5 à 15 %. Malgré des contraintes d’implantation et d’esthétisme, l’International Technology Roadmap for Photovoltaics (ITRPV) leur promet un avenir radieux avec 70% du marché des panneaux solaires en 2030.
Les panneaux à haut rendement en pérovskite
Les experts fondent aujourd’hui beaucoup d’espoir dans la pérovskite pour jouer le rôle de semi-conducteur à la place du silicium. Ce composant minéral, rare dans la nature, peut facilement être reconstitué. Son principal atout : sa performance. Le taux de rendement théorique des panneaux solaires en pérovskite est estimé à près de 30 % ! Deuxième atout : des coûts de production inférieurs à ceux du silicium, avec à la clé l’espoir d’installations photovoltaïques moins chères. Souple et transparente, la pérovskite pourrait être intégrée avec discrétion sur n’importe quelle surface.
Mais – car il y a un mais -, ce matériau est fragile et sa durée de vie plus courte que celle du silicium. Il se dégrade sous les effets de la chaleur et de l’oxygène. La solution pourrait s’avérer inattendue. Des chercheurs ont démontré récemment que le lycopène, pigment que l’on trouve dans la tomate, améliorerait leur stabilité et leurs rendements jusqu’à 3 % ! Les recherches se poursuivent pour confirmer ces découvertes qui pourraient révolutionner le monde du photovoltaïque.
Dépasser les contraintes naturelles de l’énergie solaire
Des panneaux solaires qui produisent la nuit
On les appelle les panneaux « solaires nocturnes ». Un magnifique oxymore vous diront les férus de littérature. Cette figure de style consiste à allier deux mots de sens contradictoires. Les panneaux photovoltaïques fonctionnent grâce à la lumière du soleil. Comment la production d’électricité pourrait-elle être possible la nuit ? C’est sans compter sur l’ingéniosité des chercheurs.
Des prototypes de panneaux solaires nocturnes sont actuellement en test. Le principe : utiliser la chaleur pour produire de l’électricité grâce à un générateur thermoélectrique. La chaleur provient des modules eux-mêmes. Les panneaux l’emmagasinent la journée et la dégagent la nuit pour se refroidir.
Les rendements réduits pourraient néanmoins permettre de couvrir les besoins en électricité nocturnes comme un éclairage LED basse consommation. Une avancée prometteuse pour optimiser l’autoconsommation.
Les panneaux solaires hybrides soleil et pluie
Depuis plusieurs années, les ingénieurs travaillent à la conception de panneaux solaires qui produisent de l’électricité même quand il pleut. L’idée : utiliser la friction des gouttes d’eau sur les modules photovoltaïques grâce à l’effet triboélectrique. C’est le contact de l’eau sur le polymère qui recouvre les cellules qui crée un courant. Un peu comme quand la peau entre en contact avec un autre matériau et que cela provoque une petite décharge électrique ou « coup de jus ». Une innovation qui nécessite encore quelques améliorations en termes de performance.
Simplifier la pose des installations photovoltaïques
Les tuiles solaires
En matière d’esthétisme, les tuiles solaires ont fait leur apparition sur le marché, sous l’impulsion d’Elon Musk et de sa firme Tesla. Comme leur nom l’indique, les tuiles solaires sont des modules discrets qui peuvent se fixer sur les tuiles existantes ou les remplacer. Leur principal avantage : un aspect très esthétique qui permet de réconcilier les énergies renouvelables et la protection patrimoniale et environnementale.
Leur coût est aujourd’hui supérieur à celui des panneaux solaires traditionnels pour des rendements inférieurs. Elles posent également des soucis en termes de maintenance. Mais cette alternative séduisante pourrait vite se démocratiser, avec le développement de la concurrence et le lancement de modèles de tuiles solaires produites en France.
Les panneaux solaires autocollants
Bientôt il sera possible de coller des panneaux photovoltaïques sur son toit ! Plusieurs entreprises de matériel photovoltaïque y travaillent. Plus légers et malléables, l’idée est de pouvoir les poser sur des toits irréguliers à la structure fragile ou sur n’importe quel type de support. Leur résistance à la chaleur et leur rendement restent à optimiser avant une commercialisation annoncée à court terme.
Investir de nouveaux espaces pour développer le photovoltaïque
Les panneaux solaires flottants
Les panneaux solaires flottants ont fait leur apparition en France en 2019 dans le Vaucluse avec le premier parc photovoltaïque flottant.
Installés en mer dans des zones non navigables ou sur des lacs artificiels pollués, ils permettent d’accroître la puissance photovoltaïque nationale sans entrer en concurrence avec les usages agricoles ou urbains. Cette alternative est notamment exploitée dans des pays disposant de peu d’espace, comme Singapour.
Le principe repose sur un système gagnant-gagnant. L’eau refroidit les modules et améliore leur rendement. Les panneaux solaires protègent l’eau du réchauffement ce qui réduit l’évaporation et le développement des algues.
Des panneaux solaires dans l’espace ?
Le principe de la recherche est de ne pas se fixer de limites. En mai 2020, les Américains ont envoyé dans l’espace un panneau solaire abrité par un drone. Sa mission : convertir la lumière du soleil et la rediriger ensuite vers la Terre. L’énergie est captée par des antennes qui la transforment en électricité utilisable.
Dans l’espace, l’énergie solaire ne peut être plus locale, puissante, illimitée et constante. La Chine a l’ambition de créer d’ici 2050 une ferme solaire en orbite autour de la Terre pour alimenter une ville entière. Une nouvelle conquête de l’espace à suivre…
Au-delà de ces 8 innovations, la recherche dans le domaine du photovoltaïque est foisonnante, à la hauteur des enjeux de la transition énergétique. La course au soleil, lancée en 1839 par la découverte de l’effet photovoltaïque par Antoine Bequerel, s’accélère pour le bonheur de la planète et de nos porte-monnaie.
Sources :
https://www.nouvelr-energie.com/pv/nouveau-panneau-solaire
https://climate.selectra.com/fr/panneaux-solaires/nouvelle-generation
https://www.effy.fr/magazine/panneaux-solaires-dernieres-innovations
https://www.europe-energie.com/blog/dernieres-innovations-energie-solaire/
https://www.nouvelr-energie.com/pv/panneau-solaire-sous-la-pluie
Panneaux solaires bifaciaux : https://www.monkitsolaire.fr/blog/panneau-solaire-bifacial-n343
Histoire du PV : https://www.innovate-design.fr/news/lhistoire-des-panneaux-solaires/
