Nanostructuration des cellules PV : “faire mieux avec moins”

Des chercheurs de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) ont fabriqué des cellules photovoltaïques mille fois plus minces que les cellules classiques.

Faire mieux avec moins, c’est là le défi qu’ils se sont lancés avec les soutiens du Fonds national suisse et de l’Office fédéral de l’énergie. Et concernant plus spécifiquement leur rendement, ils ont développé un nouveau procédé de nanostructuration.

Même si le silicium est un des éléments les plus abondants de notre planète, l’énergie nécessaire pour l’extraire du sable est énorme. C’est pour cette raison, mais aussi pour diminuer les coûts de fabrication, que le professeur Christophe Ballif et son équipe du laboratoire de photovoltaïque et couches minces électroniques de l’EPFL travaillent depuis plusieurs années sur des cellules solaire à couches minces, soit mille fois moins épaisses – et donc moins coûteuse en matière première – que les cellules classiques.

Un soucis de taille réside toutefois, car plus les cellules sont minces, moins elles absorbent les rayons du soleil et moins elles produisent d’électricité. Il faut donc trouver un moyen pour piéger la lumière et augmenter son absorption dans le silicium. Traditionnellement, on utilise des couches d’oxyde de zinc, un matériau abondant et absolument non toxique, qui pousse en forme de petits cristaux pyramidaux. Ces derniers permettent à la lumière de se diffuser beaucoup plus efficacement dans le silicium. Ces couches ont même permis d’atteindre le record du monde en efficacité de ces cellules.

Mais le mieux n’est pas toujours l’ennemi du bien. Et les scientifiques tentent de battre ce record. « Comme il est difficile de modifier la forme pyramidale que prennent naturellement ces cristallites pour obtenir une meilleure diffusion de la lumière, explique le chercheur Corsin Battaglia, il nous est venu l’idée de contraindre ces cristaux à croître sur un autre support, un moule en inversé avec la structure souhaitée. » L’idée est aussi géniale que simple. Une fois la couche nanométrique d’oxyde de zinc apposée sur le moule, il suffit de la « démouler » – à la manière de la tarte tatin – pour obtenir une couche avec la structure désirée.

Ce procédé, décrit dans l’édition de septembre du journal Nature Photonics, permet non seulement d’améliorer le piégeage des rayons lumineux et ainsi d’augmenter le rendement, mais aussi de réduire potentiellement le coût des cellules. Des arguments intéressants à l’heure où le photovoltaïque a pour ambition de produire à terme de l’électricité à un prix inférieur au prix du réseau actuel.

Les coûts d’installation des systèmes PV chutent aux USA

Aux Etats-Unis, le coût d’installation des systèmes de production d’énergie solaire photovoltaïque (PV) a chuté considérablement en 2010, ainsi qu’au premier semestre 2011, selon la dernière édition du rapport annuel du suivi des coûts PV publié par le ministère de l’énergie du Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab).

Le coût moyen des systèmes photovoltaïques résidentiels et commerciaux installés en 2010 a diminué d’environ 17% sur l’année, et de 11% supplémentaire sur les 6 premiers mois de l’année 2011. Ces réductions de coûts seraient attribuables en partie d’après l’étude, à des réductions de prix spectaculaires des modules photovoltaïques.

“Les prix de gros des modules PV ont rapidement chuté à partir de 2008, et ces réductions de coûts déclenchées en amont ont fait leur chemin jusqu’aux consommateurs” a expliqué Galien Barbose du Berkeley Lab et co-auteur du rapport.

Le rapport indique également que les coûts associés – hors modules solaires – tels que l’installation, les frais marketing et généraux, les onduleurs, et autres composants d’équilibre de charge ont régulièrement baissé en 2010. “La baisse des coûts hors modules est particulièrement importante“, a noté pour de son côté Ryan Wiser, lui aussi co-auteur du rapport.

“Ce type de coûts peut être plus facilement influencé par des politiques visant à accélérer le déploiement de l’énergie solaire, par opposition aux programmes de recherches et développements – plus long – qui visent à réduire les coûts intrinsèques du module“. Selon le rapport, “la moyenne des coûts – hors modules – pour les systèmes résidentiels et commerciaux a diminué d’environ 18% entre 2009 et 2010.

Pour les gros acteurs du secteur PV, les coûts ont varié sur une large gamme de systèmes installés en 2010, avec celui des systèmes PV > à 5.000 kilowatts (kW) allant de 2,90 $ à $ 6,20 par watt (W). Cette amplitude reflète des différences par rapport à la taille du projet, de la configuration du système et des caractéristiques uniques de certains projets individuels. Mais grâce à la réduction continue des coûts, les grands projets PV se situent généralement entre $ 3,80 à 4,40 $ par watt.

L’étude souligne également des différences de coûts d’installation selon la région, la taille et le type d’installation. La comparaison entre les différents Etats américains, par exemple, montre que le coût moyen des systèmes PV de moins de 10 kilowatts (kW) installés en 2010 variait entre $ 6,30 et $ 8,40 le Watt. Le rapport a aussi mis en évidence que les systèmes PV résidentiels installés sur des maisons neuves étaient significativement moins coûteux que ceux installés dans des logements anciens ou en cours de rénovation.

Le rapport précise aussi que selon la puissance installée, les coûts du PV permettaient de réaliser d’importantes économies d’échelle. Parmi les systèmes installés en 2010, ceux inférieurs à 2 kW coûtaient en moyenne $ 9,80 / W, tandis que les grands systèmes commerciaux de plus de 1.000 kW coûtaient en moyenne $ 5,20 / W. Des données parcellaires indiquent que les coûts moyens ont encore baissé davantage en 2011.

Le rapport “Tracking the Sun IV : An Historical Summary of the Installed Cost of Photovoltaics in the United States from 1998 to 2010“, par Galen Barbose, Naïm Darghouth, et Ryan Wiser, est téléchargeable à cette adresse internet (.PDF) >>>>> ICI

Pour tout savoir sur les énergies renouvelables – L’indépendant.fr

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Pour tout savoir sur les énergies renouvelables L’indépendant.fr Il s'agit tout simplement de proposer aux publics intéressés, l'ensemble de l'information nécessaire à l'installation de systèmes d'énergies renouvelables. Du particulier souhaitant investir dans un chauffe-eau solaire au chef d'entreprise prévoyant …

Energies renouvelables : 67 projets à réaliser d’ici 2030 – El Moudjahid

El Moudjahid

Energies renouvelables : 67 projets à réaliser d'ici 2030 El Moudjahid Consciente de la nécessité de diversifier ses sources d'énergies, l'Algérie s'est résolument engagée sur la voie des énergies renouvelables. Consciente de la nécessité de diversifier ses sources d'énergies, l'Algérie s'est résolument engagée sur la …

Des éoliennes au large de Fukushima, tout un symbole

L’évènement traumatique de Fukushima en mars dernier a laissé des traces profondes dans les esprits et le gouvernement nippon entend y remédier en partie en misant également sur les énergies renouvelables.

Hier, les autorités japonaises ont affirmé avoir l’intention d’installer un parc éolien offshore au large de la centrale nucléaire accidentée.

L’AFP a relayé le discours d’un responsable de l’Agence des Ressources naturelles et de l’Energie. “Ceci entre dans le cadre des efforts du gouvernement pour reconstruire la région tout en promouvant une énergie renouvelable“, a t’il expliqué, avant d’ajouter : “Construire des éoliennes sur la terre serait compliqué à cause des nuisances sonores et des plans d’urbanisme. Nous envisageons donc un parc offshore“.

Au total, jusqu’à 190 millions d’euros (20 milliards de yens) seront investis dans ce projet de 12 MW comprenant six éoliennes, d’une capacité unitaire de 2 mégawatts. Autant dire une goutte d’eau dans l’océan pacifique mais ce n’est qu’un début !

Alors que le parc devrait voir le jour d’ici à 2015, les industriels japonais tels que Mitsubishi Heavy Industries, Fuji Heavy Industries et Japan Steel Works seront mis à contribution.

Comme l’objectif du gouvernement est de réduire la dépendance du Japon à l’énergie nucléaire, ce dernier devrait présenter un nouveau plan mix-énergétique (éoliens, solaire, géothermie) d’ici à l’été 2012.

La plus grande installation photovoltaïque d’Italie pour E.ON

Le groupe énergétique allemand E.ON a annoncé le 9 septembre dernier la construction de 2 nouvelles installations en Italie, dont l’une sera la plus grande centrale construite par l’entreprise à ce jour.

En effet, d’une capacité de 17,88 MW, la centrale FS2 deviendra le projet le plus important au sein du portefeuille photovoltaïque d’E.ON.

E.ON s’engage résolument vers le développement en Europe de projets photovoltaïques (PV) à grande échelle puisque les centrales Fiume Santo 2 (FS2) et 5 (FS5) seront les sixième et septième centrales photovoltaïques construites par E.ON au cours des 18 derniers mois. “La capacité de production photovoltaïque cumulée des centrales du Groupe atteint aujourd’hui 29,6 MW” a précisé la compagnie dans un communiqué.

Les centrales FS2 et FS5 vont être construites à proximité de la centrale à charbon d’E.ON, Fiume Santo, à Porto Torres (photo ci-contre), dans le nord-ouest de la Sardaigne. Ces deux parcs photovoltaïques sont équipés de modules au silicium cristallin. La construction de FS2 a commencé en juin, celle de FS5 en juillet. A pleine capacité, les 2 centrales produiront suffisamment d’électricité pour satisfaire la demande moyenne annuelle d’environ 20 000 foyers.

« Je me réjouis que nous ayons réussi à mettre en service, au cours des neuf derniers mois, cinq fermes solaires en France et en Italie, avec une capacité cumulée de 23,6 MW. Lors de l’achèvement des centrales FS2 et FS5 fin 2011, nous disposerons d’un portefeuille photovoltaïque européen d’une capacité de plus de 60 MW : nous aurons ainsi démontré notre engagement à fournir « une énergie plus propre et plus efficace » » a déclaré Christophe Jurczak, responsable de la branche Photovoltaïque au sein d’E.ON.

Ainsi, la construction des 2 centrales en Italie devrait profiter à la région de Porto Torres aussi bien en matière de fourniture en énergie renouvelable qu’en matière de développement économique. E.ON prévoit d’impliquer “une centaine d’habitants de la commune dans la phase de construction.”

« Dans le cadre d’un plan triennal de construction de centrales photovoltaïques, E.ON et les autorités régionales de Sardaigne ont décidé de jouer un rôle dans le développement durable et écologique de la région de Porto Torres. Ces projets rendront possibles, jusqu’en 2014, des investissements durables profitables à la région » a ajouté Christophe Jurczak.

L’Italie, un territoire propice à la production dénergie solaire :

Le Groupe allemand a construit en 2009, en Italie, sa première centrale photovoltaïque, d’une capacité de 1,4 MW, sur le site de Fiume Santo. Deux autres centrales, situées dans les provinces de Tarente et d’Alexandrie et d’une capacité combinée de 9 MW, ont vu ensuite le jour en 2010.

Enfin, 2 centrales supplémentaires ont été mises en service au printemps dernier dans les provinces de Pavie et de Viterbe, avec des capacités respectives de 2,7 MW et 4 MW.

Le parking de l’usine de Renault Cléon à l’épreuve du soleil

Coruscant, un producteur d’énergie renouvelable français spécialisé dans la réalisation et l’exploitation de centrales solaires en couverture de parkings, et la Caisse des Dépôts ont annoncé récemment un nouveau partenariat pour la réalisation d’une centrale solaire de 23 000 panneaux photovoltaïques, produisant 5MWc, en couverture du parking de l’usine de Renault Cléon en Seine-Maritime.

Avec une première expérience réussie en Région Provence-Alpes-Côte d’Azur pour une puissance de près de 2 MWc, Coruscant et la Caisse des Dépôts ont décidé de poursuivre leur association en Seine-Maritime, avec une filiale commune Cléon Photovoltaïque SAS détenue à 51 % par Coruscant et à 49 % par la Caisse des Dépôts.

Ce partenariat a pour objectif d’optimiser les zones urbaines en faisant des parkings, lieux dédiés au stationnement, des sites de production d’électricité solaire. Les solutions développées par Coruscant participent d’une démarche « d’éco conception » de l’aménagement urbain, sans nuisance ni consommation de foncier supplémentaire. La centrale est réalisée avec des fournisseurs français, un installateur électrique local et des panneaux photovoltaïques européens.

Oséo et la Société Générale participent au financement de cette centrale, dont le coût s’élève à près de 15 millions d’euros.

Enfin, cette centrale solaire sera, dans le même temps, équipée de bornes de recharge pour véhicule électrique, le site de Renault Cléon étant retenu pour produire le moteur du futur véhicule électrique de Renault.

Energies renouvelables : Eric Besson répond à Martine Aubry – Enerzine

Enerzine

Energies renouvelables : Eric Besson répond à Martine Aubry Enerzine En réponse à Martine Aubry affirmant que le Gouvernement a arrêté le développement des énergies renouvelables, Eric Besson a invité la Présidente du Parti Socialiste à "prendre connaissance de l'action sans précédent du Gouvernement en matière de …

La NASA planche sur le projet OMEGA

Les services aux collectivités publiques de San Francisco (USA) collaborent actuellement avec la NASA sur un projet intitulé OMEGA**, dans le but de démontrer que les algues peuvent non seulement participer à la dépollution des eaux usées, mais aussi produire dans le même temps des biocarburants.

Les Scientifiques de la NASA ont révélé un procédé ingénieux capable de produire des biocarburants, d’assainir les eaux usées, d’éliminer le dioxyde de carbone de l’air, de retenir d’importants éléments nutritifs, et qui n’entre pas en concurrence avec l’agriculture terrestre ou l’extraction d’eau douce.

En utilisant l’énergie du soleil, les algues absorbent à la fois le dioxyde de carbone contenu dans l’atmosphère et les substances nutritives provenant des eaux usées pour produire de la biomasse et de l’oxygène. Comme les algues grandissent, les nutriments restent maintenus dans des enceintes fermées, tandis que l’eau ainsi nettoyée est libérée dans les affluents à travers des membranes d’osmose inversée.

“La technologie OMEGA a des capacités de transformation. Elle peut convertir le dioxyde de carbone et les eaux usées en combustibles abondants et bon marchés“, a déclaré Matthew Atwood, Président et fondateur d’Algae Systems. “La technologie est simple et suffisamment évolutive pour créer un approvisionnement énergétique local bon marché, profitant aux emplois de proximité” a t’il ajouté.

Lorsque ce système est déployé dans des zones côtières contaminées (« zones mortes »), il peut contribuer à les assainir tout en enlevant et en utilisant les nutriments impliqués. Les membranes d’osmose inversée utilisent des quantités relativement faibles d’énergie par rapport aux méthodes classiques de récoltes d’algues.

Les algues sont similaires à d’autres plantes car elles absorbent le dioxyde de carbone, produisent de l’oxygène comme sous-produit de la photosynthèse, et utilisent les phosphates, l’azote et les oligo-éléments pour croître. Contrairement à de nombreuses plantes, elles produisent des lipides avec des cellules lipidiques pouvant être transformées en biocarburants.

Sur la photo ci-haut, on voit des photobioréacteurs remplis d’eaux usées et d’algues qui flottent dans des réservoirs géants remplis d’eau salée.

L’objectif est de tester d’énormes photobioréacteurs flottants (sacs plastiques) en mer afin de protéger les eaux côtières dans un processus de traitement des eaux usées tout en produisant des biocarburants durables, renouvelables, et neutres en carbone.

Les sacs sont prévus pour durer 2 ans, et seront recyclés par la suite. Le matériau plastique pourra être transformé en granulés, ou éventuellement être installé dans des champs pour retenir l’humidité.

Lorsque les astronautes iront dans l’espace, ils devront apporter tout ce dont ils ont besoin pour survivre. Habiter le quart d’un vaisseau spatial exige une planification minutieuse et une gestion des ressources limitées. “Nous devons nous rappeler,” explique Jonathan Trent, l’un des responsables du projet au centre de recherches de la NASA Ames, citant Marshall McLuhan (Philosophe et sociologue canadien) : “nous ne sommes pas les passagers sur le vaisseau spatial Terre, nous en sommes l’équipage.”

La NASA envisage d’affiner et d’intégrer aussi sa technologie dans des bioraffineries pour produire des produits renouvelables, comme le biodiesel et le biofuel.

** Offshore Membrane Enclosure for Growing Algae (OMEGA)

Questions sur la faisabilité du Plan MERKEL “100% énergies renouvelables en 2050″ (Energie éolienne et Environnement)

D’après un rapport du 23/03/2011du Ministère fédéral allemand de l’Environnement, de la Conservation de la Nature et des sources d’Energies renouvelables, la répartition de la production d’électricité « énergies renouvelables » est pour 2010 la suivante : Part des énergies renouvelables ER dans la production globale d’électricité de l’Allemagne : 11% (le reste soit 89% provenant du charbon, du…

Source : Energie éolienne et Environnement

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