La façon dont nous pensons à l'énergie solaire est en train de se transformer. Voir plus de photos de science verte. ©iStockphoto.com/narvikk Les sources d'énergie renouvelables sont un sujet brûlant ces derniers temps et l'énergie solaire est peut-être la plus brûlante, au propre comme au figuré. L'énergie solaire est l'énergie fournie par les rayons du soleil, et lorsqu'il est attelé, il peut être transformé en électricité et en chaleur. c'est copieux, propre et renouvelable.
Les fabricants et fournisseurs de cellules solaires pensent photovoltaïque ( PV ) produira 15 % de l'énergie que les États-Unis consommeront en 2020 [source :National Renewable Energy Laboratory]. L'énergie solaire gagne en popularité dans le monde :au Japon, les maisons ont généré environ 80 pour cent du total de 1,9 million de kilowatts d'énergie solaire produit au cours de l'exercice se terminant en mars 2008. Le Japon vise à augmenter sa production d'énergie solaire de 40 pour cent d'ici 2030 [source :Hall]. D'ici 2030 également, le National Center for Photovoltaics (NCPV) des États-Unis s'est fixé pour objectif d'utiliser l'énergie solaire pour fournir 10 % de l'électricité du pays pendant les périodes de pointe de production, ainsi que fournir de l'énergie solaire aux marchés étrangers [source :Malsch].
Cela semble assez facile - il y a beaucoup de soleil. En réalité, le soleil fournit à la Terre suffisamment d'énergie solaire en une heure (4,3 x 1020 joules) pour alimenter tous nos besoins énergétiques pendant un an (4,1 x 1020 joules) [source :Biello]. Mais le dilemme au fil des ans a été de savoir comment exploiter cette énergie solaire et la mettre à profit.
Panneaux solaires traditionnels, le genre que vous voyez sur les toits, sont des panneaux photovoltaïques en silicium cristallin - des panneaux solaires constitués d'un ensemble de cellules solaires. Plus récemment, La technologie solaire à couche mince est devenue la coqueluche de l'industrie solaire. Les cellules solaires à couche mince sont fabriquées avec du CIGS (CuIn
Des chercheurs de l'Université nationale australienne (ANU) travaillent en collaboration avec la société solaire Spark Solar Australia et la société finlandaise de matériaux BraggOne Oy pour transformer notre façon de penser et d'utiliser l'énergie solaire au cours des trois prochaines années. Abordable, la technologie solaire abondante arrive bientôt chez vous.
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Les technologies solaires photovoltaïques (PV) commerciales actuelles reposent sur des cellules solaires constituées de silicium recouvert d'une fine couche de nitrate de silicium (le nitrate de silicium fonctionne comme un matériau antireflet pour augmenter l'efficacité de collecte de la lumière solaire de la cellule). Ils sont coûteux à fabriquer pour deux raisons :ils utilisent du plasma d'hydrogène pour capter la lumière du soleil et ils sont fabriqués sous vide. Les cellules photovoltaïques à couche mince utilisent des matériaux moins chers mais sont plus complexes à fabriquer - et malgré les matériaux moins chers, la complexité de la production équivaut à un produit final plus cher.
Entrez dans le projet de matériau solaire en spray. Les chercheurs expérimentent des moyens de changer la façon dont les cellules solaires sont fabriquées, ainsi que la façon d'augmenter l'efficacité des cellules solaires.
La première phase de leur projet est un effort pour réduire à la fois la complexité du processus de fabrication et le coût élevé associé. Leur nouvelle méthode consiste à pulvériser des panneaux solaires lorsqu'ils roulent sur un tapis roulant pendant la production, d'abord avec un film d'hydrogène puis un film antireflet.
Les cellules solaires sont fabriquées à partir de nanoparticules semi-conductrices appelées points quantiques . Ces points quantiques sont mélangés à un polymère conducteur pour faire un plastique. Les panneaux solaires vaporisés composés de ce matériau peuvent être fabriqués pour être plus légers, plus forte, plus propres et généralement moins chères que la plupart des autres cellules solaires en production aujourd'hui. Ce sont les premières cellules solaires capables de capter non seulement la lumière visible mais aussi les ondes infrarouges, trop.
Phase deux du projet ANU, en collaboration avec la société solaire allemande GP Solar, étudiera les moyens d'augmenter l'efficacité des cellules. Les chercheurs explorent comment la surface d'une cellule solaire (en particulier, sa rugosité) affecte sa capacité à capter l'énergie solaire. À l'heure actuelle, le taux d'efficacité des cellules solaires sur le marché est d'environ 15 %. Par comparaison, les premières cellules solaires fabriquées dans les années 1950 ont converti moins de 4 % de l'énergie solaire collectée en énergie utilisable [source :National Renewable Energy Laboratory]. Les scientifiques prédisent qu'ils pourraient être en mesure d'augmenter ce taux de cinq fois les chiffres actuels [source :Locgren].
L'énergie solaire pourrait éventuellement être incorporée dans les bâtiments - pas seulement sur le toit. ©iStockphoto.com/ooyoo Efficacité des panneaux solaires, la technologie de fabrication et l'ingénierie de fabrication sont importantes non seulement dans l'industrie solaire mais pour vous, le consommateur. La nouvelle technologie et les matériaux et la production peu coûteux signifient plus pratiques, applications quotidiennes.
Actuellement, les applications des panneaux solaires photovoltaïques commerciaux traditionnels et des systèmes d'énergie solaire sont hors de portée pour la plupart d'entre nous, en plus d'apposer des panneaux solaires rigides sur les toits de nos maisons. La technologie PV est utilisée pour alimenter les engins spatiaux, pour amener l'électricité dans les villages reculés des pays en développement et pour alimenter les bâtiments reculés (ou tout ce qui nécessite de l'électricité, vraiment).
Les technologies photovoltaïques à couche mince sont sur le marché depuis environ 15 ans et sont la technologie solaire avec laquelle la plupart d'entre nous ont été en contact. Où? Si vous avez déjà utilisé une calculatrice à énergie solaire, vous avez fait l'expérience de la puissance des cellules solaires à couche mince. Sa nature flexible lui permet d'aller là où les panneaux traditionnels ne peuvent pas, y compris dans les maisons privées et les appareils électroniques, mais il est également utilisé de manière similaire pour produire de l'énergie sur des bâtiments et dans des endroits éloignés.
Les panneaux solaires pulvérisés seront vendus sous forme de film d'hydrogène pouvant être appliqué comme revêtement sur des matériaux - potentiellement tout, d'un petit appareil électronique à une nouvelle façon d'alimenter la batterie d'une voiture électrique. Semblable à la technologie solaire d'aujourd'hui, des panneaux pulvérisés pourraient être incorporés dans les bâtiments eux-mêmes, pas seulement les toits. Un jour, vous pouvez acheter des vêtements avec un film solaire tissé dans le tissu.
Peu importe à quel point vous aimeriez tisser du matériel solaire dans votre t-shirt ou couvrir votre maison de film solaire, vous ne pouvez pas. Il n'existe pas encore en dehors du laboratoire. Les tests du nouveau procédé de fabrication de PV par pulvérisation sont en cours à l'ANU et ne seront pas disponibles dans le commerce avant la fin 2011.
Peut-être le plus gros obstacle marketing, mais c'est celui auquel l'industrie solaire dans son ensemble est confrontée :la rentabilité. L'économie mondiale actuelle a tout le monde, y compris les entreprises énergétiques, resserrer leurs budgets. Investir dans la recherche sur l'énergie solaire et les nouveaux systèmes d'énergie solaire coûte cher, et la flambée des dépenses est un obstacle à l'adoption de nouvelles technologies.
Après avoir constaté un taux de croissance annuel du marché de plus de 30 % sur quatre ans, le marché des panneaux solaires photovoltaïques a fortement baissé. Les experts du secteur prévoient que la croissance rebondira de 15 à 20 % [source :Malsch]. Et les scientifiques travaillant sur le projet ANU espèrent qu'en diminuant les coûts de fabrication, l'industrie de l'énergie (et les consommateurs) n'aura pas peur d'investir dans l'énergie solaire.
Avec leur nouvelle méthode de production par pulvérisation, Les chercheurs de l'ANU estiment qu'une usine de production de cellules solaires de taille moyenne pourrait économiser environ 4 millions de dollars US – des réductions des coûts de fabrication qui pourraient à leur tour faire baisser les prix à la consommation [source :Stohr]. Ce qui signifie que vous pouvez vous préparer à apporter l'énergie solaire dans votre maison.
Beaucoup de puissancela société australienne Spark Solar, en collaboration avec le projet de technologie solaire par pulvérisation de l'Australian National University, prévoit de construire une usine de fabrication de cellules solaires de 70 millions de dollars où ils fabriqueront 19 millions de cellules solaires par an. C'est assez pour alimenter 20, 000 foyers et exportent pour plus de 400 millions de dollars d'énergie solaire [source :Evans].
