Imaginez une bâche de camion qui peut récolter l'énergie de la lumière du soleil ! Avec l'aide de nouvelles cellules solaires à base de textile développées par les chercheurs de Fraunhofer, les semi-remorques pourraient bientôt produire l'électricité nécessaire pour alimenter les systèmes de refroidissement ou d'autres équipements embarqués. En bref, les cellules solaires à base de textile pourraient bientôt ajouter une toute nouvelle dimension au photovoltaïque, complétant l'utilisation de cellules solaires conventionnelles à base de silicium.

Les panneaux solaires sur les toits des bâtiments sont assez courants aujourd'hui, tout comme les parcs solaires à grande échelle. À l'avenir, on pourrait bien voir d'autres surfaces exploitées pour la production photovoltaïque. Bâches pour camions, par exemple, pourrait être utilisé pour produire l'électricité consommée par le conducteur en route ou en stationnement pour la nuit, ou pour alimenter les systèmes électroniques utilisés pour localiser les remorques dans les terminaux d'expédition. De la même manière, les façades des bâtiments conventionnels pourraient être recouvertes de textiles photovoltaïques à la place d'un enduit de béton. Ou les stores utilisés pour fournir de l'ombre dans les bâtiments aux façades en verre pourraient être utilisés pour créer des centaines de mètres carrés de surface supplémentaire pour produire de l'électricité.

Tissu en fibre de verre comme substrat de cellule solaire

Au cœur de telles visions sont souples, cellules solaires à base de textile développées à l'Institut Fraunhofer pour les technologies et systèmes céramiques IKTS en collaboration avec l'Institut Fraunhofer pour les nanosystèmes électroniques ENAS, Sächsisches Textilforschungsinstitut e.V. et partenaires industriels erfal GmbH &Co. KG, PONGS Technical Textiles GmbH, Paul Rauschert GmbH &Co. KG et GILLES PLANEN GmbH. « Il existe un certain nombre de procédés qui permettent d'incorporer des cellules solaires dans des revêtements appliqués sur des textiles, " explique le Dr Lars Rebenklau, chef de groupe pour l'intégration de systèmes et l'emballage électronique chez Fraunhofer IKTS. En d'autres termes, le substrat des cellules solaires est un tissu tissé plutôt que le verre ou le silicium classiquement utilisés. "Cela peut sembler facile, mais les machines de l'industrie textile sont conçues pour traiter d'énormes rouleaux de tissu - cinq ou six mètres de large et jusqu'à 1000 mètres de long, " explique le Dr Jonas Sundqvist, chef de groupe pour la technologie des couches minces chez Fraunhofer IKTS. "Et pendant le processus de revêtement, les textiles doivent résister à des températures d'environ 200 °Celsius. D'autres facteurs jouent également un rôle clé :le tissu doit répondre à la réglementation incendie, ont une résistance à la traction élevée et sont bon marché à produire. « Le consortium a donc opté pour un tissu en fibre de verre, qui répond à toutes ces spécifications, " dit Rebenklau.

Un accent sur les processus standard

Les chercheurs ont également été confrontés au défi de savoir comment appliquer les couches ultrafines qui composent une cellule solaire - l'électrode inférieure, la couche photovoltaïque et l'électrode supérieure – au tissu. Ces couches ont une épaisseur comprise entre un et dix microns. Par comparaison, la surface du tissu est comme une chaîne de montagnes. La solution consistait d'abord à appliquer une couche qui égalise les pics et les creux à la surface du tissu. Dans ce but, les chercheurs ont opté pour un procédé standard de l'industrie textile :l'impression par transfert, qui est également utilisé pour caoutchouter les tissus. Tous les autres procédés ont été adaptés de manière à pouvoir être facilement intégrés dans les méthodes de production standard utilisées dans l'industrie textile. Par exemple, les deux électrodes – qui sont en polyester électriquement conducteur – et la couche photovoltaïque sont appliquées au moyen de la méthode courante de rouleau à rouleau. Les cellules solaires sont également laminées avec une couche de protection supplémentaire afin de les rendre plus robustes.

Cellules solaires à base de tissu prêtes à être lancées sur le marché dans environ cinq ans

L'équipe de recherche a déjà réalisé un premier prototype. « Cela a démontré la fonctionnalité de base de nos cellules solaires à base de textile, " dit Rebenklau. " En ce moment, ils ont une efficacité comprise entre 0,1 et 0,3 pour cent. » Dans un projet de suivi, lui et l'équipe cherchent à dépasser la barre des cinq pour cent, à quel point les cellules solaires à base de textile s'avéreraient commercialement viables. Les cellules solaires à base de silicium sont nettement plus efficaces, entre dix et 20 pour cent. Cependant, cette nouvelle forme de cellule solaire n'est pas destinée à remplacer le type conventionnel, offrent simplement une alternative pour des applications spécifiques. Dans les mois à venir, l'équipe étudiera les moyens d'améliorer la durée de vie des cellules solaires à base de tissu. Si tout se passe comme prévu, les premières cellules solaires à base de textile pourraient être prêtes à être commercialisées dans environ cinq ans. Cela remplirait l'objectif initial du projet PhotoTex :donner une nouvelle impulsion à l'industrie textile allemande et améliorer sa compétitivité.