Energie solaire



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EN SAVOIR PLUS - Le photovoltaïque à concentration
Plus une cellule photovoltaïque reçoit de lumière, plus elle délivre du courant. Et ce de manière proportionnelle : si le flux de photons est multiplié par 500, le courant le sera aussi. Dès les années 70, des chercheurs ont eu l'idée d'utiliser des récepteurs solaires pour focaliser le rayonnement sur de minuscules cellules photovoltaïques, de surface comprise entre 1 mm2 et 1 cm2. Mais le surcoût important des systèmes de concentration (miroirs paraboliques ou lentilles de Fresnel) et du suivi solaire associé n'était pas compensé par une augmentation suffisante du nombre de kilowatts produits : les cellules au silicium utilisées – même les meilleures – avaient des rendements trop faibles et la concentration était au maximum de 200 Soleils. La commercialisation de nouvelles cellules multijonctions à base d’arséniure de gallium dans les années 90 a changé la donne. Avec un rendements global voisin de 30%, le coût de la conversion photovoltaïque sous concentration (CPV) reste encore supérieur d'environ 50% à celui de la filière silicium mais les potentiels de baisse sont importants. En juin 2013, une centaine de centrales photovoltaïques à concentration étaient reliées au réseau électrique dans le monde, pour une capacité totale installée inférieure à 100 MW. D'ici 2020, le gigawatt devrait être approché grâce à de nouvelles implantations dans les régions peu nuageuses à fort ensoleillement (Afrique du Nord, Sud-Ouest des Etats-Unis, Australie...). Ces régions dites de la ceinture solaire sont favorables à la technologie qui n'utilise que le rayonnement solaire direct. Fonctionnant à des concentrations de 500 à 700 Soleils, la grande majorité de centrales actuelles utilisent un système de refroidissement ''passif'' : la chaleur se dissipe via les récepteurs à haute conductivité thermique sur lesquels les cellules photovoltaïques sont insérées tandis que des ailettes facilitent l'évacuation de la chaleur par l'air ambiant à l'arrière des modules. Quelques prototypes sont actuellement testés pour des concentrations de 1000 à 1500 Soleils et intègrent des systèmes de refroidissement ''actifs'' afin d'éviter que les cellules ne fondent, par exemple des réseaux denses de micro-canaux gravés sur les récepteurs dans lesquels circule à grande vitesse un fluide introduit sous forme de micro-jets. Les chercheurs explorent aussi au-delà des potentialités commerciales pour mieux comprendre les systèmes, avec des concentrations jusqu'à 10000 soleils au four solaire d'Odeillo dans les Pyrénées-Orientales françaises. D'autres projets envisagent des modules constitués de microcellules de surface inférieure à 0,1 mm2 disposées sous de micro-concentrateurs, une sorte de ''micro-CPV''.

 

CNRS    sagascience