Les panneaux solaires en silicium rigide dominent les marchés des services publics et résidentiels, mais il existe une opportunité pour le photovoltaïque à couche mince et les technologies émergentes remarquables pour être légères et flexibles, selon des scientifiques du National Renewable Energy Laboratory (NREL) du département américain de l'Énergie.

Des couches minces telles que le tellurure de cadmium (CdTe) et le séléniure de cuivre indium gallium (CIGS), ainsi que les pérovskites et autres nouvelles technologies, pourrait être idéal pour produire l'électricité nécessaire aux drones sans pilote, chargeurs portables, et façades de bâtiments. Les opportunités et les défis inhérents à l'adoption généralisée de ces idées apparaissent dans la nouvelle Énergie naturelle papier, « Augmentation des marchés et diminution du poids de l'emballage pour les systèmes photovoltaïques à puissance spécifique élevée. »

« Nous explorons les limites des rapports puissance/poids et comment cela peut générer de la valeur pour les acteurs émergents du photovoltaïque afin de leur permettre d'atteindre l'échelle du gigawatt sans avoir à concurrencer directement les panneaux solaires en silicium, " a déclaré Matthew Reese, un chercheur du NREL et auteur principal de l'article.

L'article a été co-écrit par Stephen Glynn, Michael Kempe, Deborah McGott, Matthieu Dabney, Teresa Barnes, Samuel Booth, David Feldman, et Nancy Haegel, tous de NREL.

Les panneaux de silicium constituent 95 pour cent du marché solaire mondial, produire de l'électricité pour les services publics, résidences, et entreprises, mais les chercheurs ont identifié des applications qui doivent prendre en compte des propositions de valeur au-delà de la triade de valeur standard du coût, Efficacité, et la fiabilité utilisées pour les panneaux photovoltaïques (PV) conventionnels. La flexibilité et la portabilité seront des facteurs importants, avec les performances de la technologie quantifiées en watts par kilogramme.

Les chercheurs ont identifié trois marchés à forte valeur ajoutée, chacun ayant le potentiel de générer cumulativement un gigawatt (GW) d'électricité, à un prix supérieur à 1 $ le watt, au cours des 10 prochaines années :

• Aéronautique et véhicules aériens sans pilote – L'alimentation des satellites est motivée par des coûts de lancement extrêmement élevés ; tandis que, il y a un désir croissant de garder les drones en l'air pendant de très longues périodes. Pour ces deux applications, l'espace limité rend l'efficacité et le poids critiques et le coût secondaire. Un acteur clé sur ce marché est le PV III-V, mais bien que très efficace, il est aussi trop cher pour de nombreuses applications.
• Chargement portable – Le fait de permettre à une personne d'installer ou de déplacer facilement un chargeur portable entraîne le besoin d'une technologie photovoltaïque efficace et flexible. Trouver le bon équilibre entre ces exigences et les coûts pourrait mettre des millions d'unités en service par l'armée, les travailleurs des secours en cas de catastrophe, et les utilisateurs récréatifs.
• Transport terrestre – L'intégration du PV dans les véhicules électriques concurrencera l'électricité provenant du réseau, mais l'ajout pourrait étendre l'autonomie. Le PV devrait utiliser des panneaux plus petits et être suffisamment flexible pour épouser les contours du toit.

Les chercheurs ont identifié ces marchés comme étant plus petits mais importants et ceux qui paieront une prime pour la valeur ajoutée de la technologie étant léger pour prendre en charge initiale, production à petite échelle. Au fur et à mesure que la production augmente, des coûts inférieurs suivront.

L'équipe du NREL a déterminé que la limite inférieure pour un appareil photovoltaïque léger se situe entre 300 et 500 grammes par mètre carré. En dessous, cela réduirait la fiabilité, durabilité, et la sécurité. Un module léger situé dans la partie inférieure de cette plage pourrait générer plus d'un kilowatt d'électricité à partir de quelque chose qui pèse aussi peu qu'un paquet de six sodas. Modules conventionnels, même sans le poids supplémentaire de l'équipement de montage, peut nécessiter 150 à 200 livres pour générer autant de puissance.