Raphael Thys
Une cellule solaire aussi fine que du papier peut transformer n'importe quelle surface en source d'alimentation. Crédit photo : Massachusetts Institute of Technology (MIT) / Capture d'écran vidéo YouTube
Les films ou dispositifs solaires modulables remplaceront-ils les panneaux solaires traditionnels ? C’est peut-être à cette question que les chercheurs du MIT espèrent trouver une réponse en inventant une cellule solaire aussi mince que du papier capable de transformer n’importe quelle surface en source d’énergie. Leur technique repose sur une technique de fabrication évolutive qui produirait des cellules solaires légères et très fines. Autocollantes et plus fines qu’un cheveu, ces dernières ont le potentiel d’être collées sur toutes les surfaces. Grâce à un tissu électrique portable, elles pourraient remplacer les batteries externes que l’on transporte lors de nos déplacements. Découverte.
Pourquoi développer ce type de « chargeur » ?
Les cellules solaires ultrafines des chercheurs du MIT sont destinées à fournir de l’énergie là où il est difficile de l’apporter avec des moyens plus conventionnels. Imaginez des minipanneaux solaires qui pèseraient un centième du poids d’un panneau solaire classique, mais capables de produire 18 fois plus d’énergie par kilogramme qu’un panneau classique ! Pour réaliser cette prouesse technique, les chercheurs utilisent des encres semi-conductrices qui pourraient, dans un avenir proche, être fabriquées à grande échelle, voire distribuées en grandes surfaces. Ces minicellules se destineraient également aux voiles des bateaux et pourraient fournir de l’énergie en pleine mer pour les secours ou pour les marins en détresse ! Vladimir Bulović, directeur de l’étude, explique que l’urgence mondiale est de développer des cellules solaires à haute intégrabilité. Des cellules que l’on pourrait installer partout, sans travaux, ni maintenance.
Des cellules solaires en tissu ultralégères. Crédit photo : Massachusetts Institute of Technology (MIT) / Capture d’écran vidéo YouTube
Des cellules solaires différentes
Les cellules solaires que l’on connaît déjà sont fabriquées en silicium et sont fragiles, ce qui les contraint à être encastrées dans du verre, puis dans un cadre en aluminium épais et lourd. Cela limite leur déploiement dans les zones difficiles d’accès ou sur un bateau où le poids supplémentaire peut avoir des conséquences. ONE Lab, une entreprise spécialisée dans ce domaine, a déjà produit des cellules solaires innovantes si minces qu’elles pouvaient être posées sur une bulle de savon. Mais celles-ci étaient fabriquées avec des procédés coûteux, impossible à mettre en place à grande échelle. Les scientifiques du MIT ont donc cherché une solution pour développer des cellules solaires entièrement imprimables, soit en couches très minces.
Comment sont-elles fabriquées ?
Pour être aussi légères et minces, les cellules solaires sont fabriquées avec des nanomatériaux qui se présentent sous forme d’encres électroniques imprimables. Pour y parvenir, les concepteurs de cette innovation ont recouvert la structure de la cellule d’une imprimante à fente déposant « des couches de matériaux électroniques sur un substrat préparé et détachable de seulement trois microns d’épaisseur ». Ensuite, en utilisant une technique semblable à celle que l’on utilise pour les impressions sur T-shirts, ils mettent en place une électrode sur la structure pour réaliser le module solaire. Il ne leur reste plus qu’à décoller le module imprimé d’une épaisseur de quinze microns environ pour obtenir un dispositif solaire à la fois ultraléger et se collant partout ! Enfin, pour résoudre le problème de la durabilité et éviter qu’il ne se déchire, ils ont imaginé un substrat léger, flexible et très résistant. Le tissu composite s’est avéré la meilleure solution pour accueillir leurs cellules solaires imprimées à l’encre solaire.
Des cellules solaires imprimables. Crédit photo : Massachusetts Institute of Technology (MIT) / Capture d’écran vidéo YouTube
Des résultats encourageants
Selon les premiers tests réalisés par les chercheurs, leurs minicellules solaires seront capables de générer 730 watts d’énergie par kilogramme sur le tissu composite. Sur un autre type de tissu, le Dyneema, la production était seulement de 370 watts par kilogramme, soit environ 18 fois plus d’énergie par kilogramme que les cellules solaires classiques. Pour donner un exemple concret, les chercheurs expliquent : « Une installation solaire typique sur un toit dans le Massachusetts représente environ 8 000 watts. Pour produire la même quantité d’énergie, nos cellules photovoltaïques en tissu n’ajouteraient qu’environ 20 kilogrammes (44 livres) au toit d’une maison ». Bientôt proposées en rouleau, ces cellules seraient efficaces à 90 % de leur capacité initiale, même en ayant été roulées et déroulées plus de 500 fois, d’après ces derniers si l’on aborde la question de durabilité. L’avenir du solaire se trouve-t-il dans le développement des encres solaires? C’est fort probable. Ces encres sont au centre de toutes les recherches dans le domaine ! Plus d’informations : dx.doi.org