40 % de rendement sur du solaire : diviser pour régner

C'est au Portugal que se prépare une innovation qui dans quelques années pourrait décupler les performances des panneaux photovoltaïques : comme notre titre l'indique, cette technologie encore à l'état de prototype consiste à séparer les rayons solaires pour diminuer l'impact des photons du soleil, trop intenses pour les cellules conventionnelles.


Un groupe de chercheurs de l'Université d'Algarve (UALg) du Centre d'Electronique, Optoélectronique et des Télécommunications (CEOT) participe à un projet international qui vise à améliorer l'efficacité des panneaux solaires. Une découverte sur le plan fondamental de la physique pourrait conduire à des applications dans le rendement de cette énergie. "Si l'hypothèse avancée par notre équipe se vérifie en pratique, nous pourrons améliorer la rentabilité de la production d'énergie électrique de plus de 40%" explique Peter Stallinga.

Les panneaux solaires doivent aussi bien fonctionner dans le spectre visible que le spectre invisible. Pour les photons à haute énergie de la lumière invisible (UV), une partie substantielle de l'énergie du photon est perdue durant la conversion et transformée en chaleur. C'est en étudiant le potentiel des nanocristaux pour activer un élément chimique (l'erbium) que les chercheurs ont découvert par hasard que celui-ci sépare les photons de haute énergie en deux photons de plus faible énergie. Ces photons de plus faible énergie sont convertis à moindre perte par les panneaux solaires. A partir de cette découverte, plusieurs problèmes technologiques ont besoin d'être résolus pour voir cette propriété incluse un jour dans les panneaux solaires et de nouvelles cellules doivent être conçues et imaginées afin de prendre en compte ce type d'énergie.

Le Portugal bénéficie de conditions favorables à l'utilisation de l'énergie solaire. La région sud du pays reçoit en moyenne 1.800 KWh par an et par mètre carré quand par exemple, en Allemagne et en Angleterre, la valeur moyenne supérieure ne dépasse pas 700 KWh. Pour fournir l'énergie électrique annuelle d'un pays comme le Portugal, il faudrait installer un réseau de panneaux solaires couvrant une surface de 35 par 35 kilomètres. Un gain de 40% dans l'efficacité des panneaux solaires aurait donc un impact direct sur la société.

Source : Ambassade de France au Portugal / ADIT - BE Portugal numéro 30 (3/04/2008)

4 thoughts on “40 % de rendement sur du solaire : diviser pour régner”

  1. Je pense qu'il y a une erreur dans cet article.
    Une surface de 35 par 35km fait 1 225km2 soit 1 225 000 000 m2, ce qui permet de produire 2 205 000 000 000kWh (d'après les 1 800kWh/m2 cités dans l'article qui paraissent plausibles) soit 2 205TWh.
    La conso française étant de l'ordre de 500TWh, je ne pense pas que le Portugal consomme 4 fois plus que nous.

    La surface nécessaire pour alimenter tout le Portugal est plutôt 35km2 (pour une conso globale de 63TWh (ordre de grandeur plausible)), ce qui ne représente plus qu'un carré de 5,9km de côté, nettement plus raisonnable !

  2. En complément, pour ceux que ça intéresse, l'alimentation de toute la France nécessiterait l'installation d'un parc d'environ 70km de côté...

    Ce qui est évidemment une parfaite vue de l'esprit puisque nous aurions beaucoup trop d'élec le jour et plus du tout la nuit !

  3. l'explication tien peut être dans le fait que le rendement d'un panneau solaire est plutôt proche de 10% en fixe, dont il reçoit 1800KWh/m2 mais ne produit que 180KWh/m2.

    je serais par ailleurs, moins enthousiaste car encore une fois il ne faut pas oublier la complexité et le coût énergétique du panneau. On sait déjà faire des panneaux à 35% de rendement, mais ils ne vont pour l'instant que sue des stations spatiales parce que le coût est prohibitif, lié aux matériaux et aux nombres d'étapes de réalisation (triple jonction pour récupérer trois longueurs d'ondes de la lumière).

    Bref il me paraît plus utile de valoriser le thermique, qui peut très bien se convertir aussi en électricité au final.

  4. Cela m'ennuie de voir tant d'erreur d'unités, souvent de la part des journalistes, puisqu'au final les gens n'y comprennent plus rien.

    Pour l'article :
    - je ne pense pas que ce soit un rendement de conversion de 40% (energie électrique fournie/ énergie brut de lumière) mais plutot une amélioration de 40% du rendement d'une cellule silicium, soit 40% d'électricité en plus, comme cité par un membre de l'équipe des chercheurs.

    le "1800 kWh par an par m2" c'est l'énergie solaire brute arrivant sur le panneau. Soit pour un systeme classique une production de 1400 kWh d'électricité par kW de puissance installée par an. Sachant que les panneaux sont inclinés à 30° et qu'on évite les zones d'ombres, et que donc 1 kW, prend en gros 10 m2, alors il y a dans un carré de 35km de coté, 122 millions de kW, soit multiplié par 1400, 170000 millions de kWh, ou bien 170 TWh. L'ordre de grandeur est réaliste, d'autant que 1kW occuperait probablement 12 ou 14 m2 au lieu de 10 dans mon calcul.

    pour la deuxième remarque (de erwan) : une entreprise allemande, Concentrix, installe en 2007 en espagne, des systèmes photovoltaique concentrés 500x sur 1 mm2 de GaP GaAs et Ge, avec 35% rendement au niveau de la cellule, 28% au niveau du module, et 24% pour le système.

    Les systèmes n'ont pas le coût prohibitif associé au spatial, mais se situent à environ 4 euro le watt (système installé "clef en main"). Avec une production dans le sud de l'espagne de presque 2 kWh par Watt par an. Pour les autres technologies c'est environ le même prix. De plus, les coûts du PV baissent chaque année de 5 à 10% !
    l'industrie PV estime atteindre un coût de l'électricité de 20 cE/kWh dans 7 ans au sud de l'europe (et 12 ans au nord de l'europe): c'est le prix de vente actuel de l'electricité pour de nombreux pays européens (c'est un peu moins cher pour la france).

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