L’énergie solaire photovoltaique, toute une histoire

Le solaire est l’énergie du futur, celle qui va remplacer les énergies fossiles et peut-être nous sauver du réchauffement climatique. Quel est donc le futur du solaire?

Pour l’instant les panneaux photovoltaique ne sont pas des plus écologique. Bien que son usage permette d’économiser beaucoup d’électricité, sa production et son recyclage alourdissent le bilan énergétique au point de le mettre dans le rouge.

Mais alors pourquoi parle-t-on tant du solaire comme une solution ? Parce que c’est notre meilleur investissement pour le futur. Parce que soleil nous donne chaque heure l’équivalent de l’énergie dépensée par l’humanité en un an. Parce que plus on l’utilise, plus il y a de recherche, et plus on s’approche d’une solution vraiment durable. Un rapide regard sur l’histoire du solaire permet de le comprendre.

Le premier panneau solaire

Bien que l’histoire du solaire commence fin du 19ème, le premier panneau solaire fini a été construit en 1954 par les laboratoires Bell. Ce fut un produit fini, mais trop couteux à produire pour le marché. Bien qu’il ait été créé, il ne quittera par les laboratoires qui lui ont donné le jour.

Ce ne fut que quelques années plus tard qu’on lui découvrira un usage pratique : les satellites. Les années 1960 ont couplé solaire et course à l’espace. L’énergie solaire permettra au satellite Vanguard 1 d’être autonome en restant dans l’espace. Le rendement est passé, en quelques années, de presque 0 % à plus de 10 % grace aux recherches sur les satellites.

vanguard 1 lancement

1974, crise du pétrole. Le solaire regagne en puissance. Le panneau solaire a prouvé sa fiabilité dans l’espace et le coût des cellules solaires a fort baissé. Ces deux éléments le remettent dans l’agenda de la recherche. L’université de Delaware construit la première maison alimentée par des cellules photovoltaïques; en 1990 les panneaux (qui regroupent plusieurs cellules) sont installées dans cette maison-test.

Après toutse ces avancées ce n’est qu’entre 1995 et 2001 que les panneaux photovoltaïques sont mis en vente dans le commerce et vu comme une alternative au réchauffement climatique. A ce moment de l’histoire le solaire atteind jusqu’à 20% de rendement en laboratoire.

La commercialisation du solaire

Efficacité aujourd’hui

A partir des années 2000, le solaire va connaitre de nombreuses investissements et développement. Avec la prise de conscience généralisée autour du changement climatique, de nombreuses recherches et inventions basées sur le solaire voient le jour.

Aujourd’hui les meilleurs panneaux solaires basé sur du silicium atteignent un rendement de 22%. 22% de l’énergie reçue par le soleil est convertie en électricité. On peut même aller jusqu’à 26% en labo. Contrairement à ce que l’on pense, l’énergie solaire est déjà viable et compétitive. Dépendant des secteurs et de l’utilisation, elle peut être plus rentable que les énergies fossiles.

Matériaux

La filière silicium représente 90 % du marché de l’énergie solaire. Mais le problème est son rendement théorique maximum : 29%. Cette limite en limite fort on potentiel pour le futur du solaire.

Les pérovskites pourraient être un autre concurrent plus efficace : ils se révèlent en plus bon marché et faciles à produire. Le gros problème est sa stabilité et sa toxicité. Le problème de toxicité peut être résolu, mais la stabilité par contre ne satisfait toujours pas aux exigences du marché: il se dégrade beaucoup trop vite.

Niveau technique, pour produire 1 watt, vous avez besoin de 6 grammes de silicium alors que 0,006 gramme de pérovskite suffisent. Le potentiel pour le futur du solaire est présent.

L’objectif des futurs panneaux solaires

L’objectif est de fabriquer des cellules solaires plus efficaces, qui convertissent mieux la lumière du soleil en électricité, et à moindre coût. Le but final est de pousser l’efficacité jusqu’à ce que l’humanité puiser infiniment dans cette énergie. Une énergie infinie pour zéro coût, c’est une étape obligatoire pour l’évolution de l’humanité.

Pour augmenter le rendement des cellules photovoltaïques, il faut améliorer les propriétés semi-conductrices de chacun des matériaux présents dans la cellule, comme le silicium, mais aussi leurs combinaisons. Techniquement en ajustant l’individuel, les cellules solaires, et le collectif, le passage des éléctrons à travers le système, on pourrait atteindre 85%.

Entre temps, l’objectif phare de l’IPVF (l’institut photovoltaique de l’ile-de-france) est le « 30/30/30 », ce serait d’arriver à 30 % de rendement à 30 centimes de dollars le watt en 2030. Avec ses 150 millions d’euro pour développer des startups, elle se donne le potentiel d’y arriver.

Vers les années 2040, il est prédit que le solaire supplantera les filières énergétiques classiques. Aujourd’hui déjà, le photovoltaïque approche dans certains pays les 10 % de fourniture d’électricité.

Le solaire a aussi un potentiel social, on peut imaginer créer de la richesse dans les pays du Sud, qui vendraient leur énergie solaire. C’est une utopie qui devient réalisable.

solaire Afrique

Les pistes les plus ambitieuses

Et pour finir , trois pistes les plus ambitieuses qui augmenterait de potentiel du soleil dans nos vies de tous les jours.

Solaire de nuit

Un panneau solaire de nuit, c’est antinomique mais pourtant possible. L’idée serait non pas d’utiliser la lumière visible mais bien les infrarouges. Cet lumière invisible est rayonnée pendant la nuit par toute chose, vivante ou non, ayant reçu de la chaleur pendant la journée. Donc en somme tout ce qui est resté au soleil. Des chercheurs l’ont inventé : leurs nanomatériaux – des cellules thermophotovoltaïques microscopiques – sont en effet sensibles aux infrarouges qui rayonnent la nuit.

Solaire voiture

Les voitures Tesla marchant à l’électricité, c’est connu. Les voitures couvertes de panneaux solaires traversant les désert c’est connu aussi. Mais les voitures avec des panneaux solaires avec des panneaux solaires intégrés sur le toit, ce n’existe pas encore sur le marché. Audi fait le pas et équipe ses voitures de panneaux solaires.

Solaire Smarthpone

La startup belge Sunslice a developper le chargeur solaire le plus efficace du monde. En effet leur chargeur solaire portable de la taille d’un portefeuille peut charger un téléphone en 3 heures. Du jamais vu en termes de capacité. Un objet qui va sans doute devenir un incontournable des voyageurs pour cet été.