Le changement climatique menace toujours plus et les niveaux d'émissions de CO2 sont plus élevés que jamais, aussi les technologies des énergies renouvelables deviennent-elles indispensables. Mais pour qu'elles soient acceptées de manière généralisée sur le marché, ces nouvelles technologies devront être abordables, adaptées à la production de masse et faciles à mettre en oeuvre.

En fin de compte, il faudra trouver un équilibre qui permet de minimiser les émissions des gaz à effet de serre (GES) tout en ne nuisant ni à la croissance économique ni à la qualité de vie futures.

Le projet SCALENANO ("Development and scale-up of nanostructured based materials and processes for low-cost high-efficiency chalcogenide-based photovoltaics"), financé par l'UE, vise à produire des cellules photovoltaïques (PV) à haut rendement basées sur des solutions de remplacement des technologies standard à base de silicium. Une cellule PV, ou cellule solaire, est un dispositif électrique qui convertit directement l'énergie lumineuse en électricité.

D'après le professeur Alejandro Perez-Rodriguez de l'Institut de recherche sur l'énergie de Catalogne, coordinateur du projet SCALENANO, les chercheurs se concentrent sur des processus chimiques qui, contrairement à la plupart des technologies industrielles, ne requièrent pas de machines ni d'équipements complexes et très coûteux.

"Le développement de technologies à base de films minces permettra d'obtenir des cellules photovoltaïques à haut rendement de conversion tout en parvenant à une réduction importante des coûts de fabrication", dit-il.

Le projet SCALENANO, explique le professeur Perez-Rodriguez, mettra en application des procédés innovants basés sur l'électrodéposition de précurseurs nanostructurés, ainsi que des procédés de remplacement avec un débit potentiel et des taux de traitement très élevés. Ils comprendront notamment des techniques d'impression avec de nouvelles formulations d'encre à base de nanoparticules et de nouvelles techniques de dépôt rentables.

"Pour atteindre nos objectifs ambitieux, nous explorons de nouveaux concepts d'architecture cellulaire à base de couches d'oxyde de zinc nanostructurées", dit-il. "En outre, afin d'améliorer le rendement des processus et la fiabilité de ce nouveau processus de fabrication, nous mettons au point des techniques destinées à l'évaluation de la qualité et à la surveillance des processus. Ce sont des techniques non destructives qui doivent être en mesure de fournir des informations pertinentes, si possible en temps réel, alors que nous avançons dans la fabrication des cellules et modules solaires."

Après dix-huit mois de recherches sur les 42 mois totaux du projet, le professeur Perez-Rodriguez affirme qu'il dispose déjà de quelques résultats intéressants. Les chercheurs ont démontré l'évolutivité des processus basés sur l'électrodéposition pour la synthèse de grandes zones très homogènes d'absorbeurs chalcogénures en couches minces. Ils ont déjà produit des modules solaires de surface moyenne avec un rendement atteignant les 15,4%.

Il ajoute: "En parallèle, nous avons défini des voies évolutives pour la synthèse des nanoparticules à utiliser dans les encres pour la fabrication de précurseurs des cellules solaires en nous servant de procédés d'impression très rapides et simples, semblables à ceux employés pour imprimer un journal."

Les chercheurs ont également identifié des processus, dont le dépôt par bain de produits chimiques et le nouveau dépôt en phase vapeur par pulvérisation électrostatique (ESAVD) pour la synthèse de couches d'oxydes transparents conducteurs (TCO), un élément essentiel de la cellule solaire.

Les travaux menés dans le cadre du projet SCALENANO pourraient constituer une étape importante vers l'augmentation de la part des sources d'énergie renouvelables dans le bouquet énergétique de l'UE, et contribuer à la compétitivité des fabricants de cellules solaires.

"Nous pensons développer un nouveau modèle de production d'énergie, ce qui constitue un enjeu majeur pour le XXIe siècle", explique le professeur Perez-Rodriguez. "Des technologies photovoltaïques compétitives permettront au citoyen lambda de devenir producteur d'énergie, et ouvriront la voie à l'autoproduction d'électricité. Ceci contribuera sans aucun doute à un modèle énergétique plus décentralisé où les citoyens jouent un rôle actif."

Le projet SCALENANO a reçu environ 7,5 millions d'euros de l'UE et devrait se terminer en juillet 2015.

Source : CORDIS
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