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Brevets et licences

Une première mondiale : des panneaux solaires polychromes

Des modules photovoltaïques plastiques polychromes avec un design à la demande pour une parfaite intégration : c’est maintenant possible !

illustration

La PME limogeoise Disasolar vient de réaliser cette première mondiale en créant le premier panneau solaire plastique polychrome. Cette performance est l'aboutissement de trois années de collaboration entre le laboratoire XLIM (CNRS/Université de Limoges), le CEA, l’Institut national de l’énergie solaire (INES) et Disasolar dans le cadre d'un projet RAPID-DGA.

Le panneau solaire de l'illustration, d'une dimension de 15 x 15 cm², est constitué de cellules solaires organiques de formes et de couleurs différentes, imprimées par technologie jet d'encre sur un substrat souple. Le design choisi pour ce module est celui d'un camouflage mais il pourrait tout aussi bien représenter la Joconde ou n'importe quelle affiche publicitaire. Cette réalisation permet ainsi d'envisager de nombreuses applications de niche et ouvre de nouvelles possibilités pour l'intégration de l'énergie solaire sur un grand nombre de supports.

A priori, réaliser un panneau solaire plastique multicolore n'a rien de trivial autant au niveau de la technologie de fabrication qu'au niveau de l'optimisation des performances électriques. Cela a été possible grâce à la collaboration étroite de Disasolar, qui développe des panneaux solaires organiques par la technologie jet d'encre, avec le CEA/INES, qui a contribué à la formulation des encres, à l'encapsulation et à la connectique des modules, et avec le laboratoire XLIM, qui a modélisé et défini les modules hétérocellulaires, qualifié les matériaux en cellules solaires de laboratoire et travaillé sur le rendu de couleur.

Du point de vue de la technologie, les cellules solaires organiques sont des dispositifs multicouches élaborés par impressions successives d'électrodes, de couches actives et de couches d'interfaces permettant de collecter les charges photogénérées. Dans le cas des modules polychromes, les différentes couleurs (trois pour ce démonstrateur) sont obtenues par l'utilisation de différentes couches actives, constituées elles-mêmes du mélange d'un polymère du commerce et d'un fullerène. Du fait de la différence de traitements de chacune de ces couches actives, les groupes de cellules sont imprimées successivement couleur par couleur dans un ordre bien précis. La connectique des différents groupes de cellules et l'encapsulation du module sont réalisées a posteriori.

L’expertise d’XLIM lui permet de définir le design à la demande. La forme à reproduire est obtenue par une étape de pavage qui détermine la forme et la surface de groupes de cellules d'une même couleur, avec des contraintes électriques très précises pour éviter des pertes par dissipation. Ces groupes de cellules sont ensuite divisés en cellules individuelles grâce à un logiciel tenant compte des contraintes électriques. Les pertes peuvent être évaluées exactement, quelle que soit la forme de la cellule individuelle, par modélisation électromagnétique en trois dimensions.

Les modules polychromes présentent bien évidemment plus de pertes que des modules monochromes. Les rendements de conversion en énergie pour des modules monochromes peuvent atteindre 4 % à plus de 4,5 % suivant la couche active utilisée, pour des surfaces de 25 cm². Pour un module polychrome de 100 cm², avec le design présenté pour ce démonstrateur, le rendement tombe à 2,2 %

Le procédé de fabrication, de la modélisation à la réalisation technologique, a fait l'objet d'un dépôt de brevet par Disasolar et le CNRS.

 
Contacts :
Bernard Ratier / Laboratoire XLIM / T. +33 5 87 50 67 44 / bernard.ratier@unilim.fr
Corinne Monnier / FIST SA / corinne.monnier@fist.fr / T. + 33 1 40 51 00 90
DGA / dispositif.rapid@intradef.gouv.fr