Spin-off de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), la startup Insolight a mis au point une technologie photovoltaïque innovante qui affiche un rendement record de 29 %. Elle destine ses panneaux au marché résidentiel, mais aussi celui de l’agrivoltaïsme. Forts du succès d’une récente levée de fonds de 5 millions CHF ses fondateurs annoncent une commercialisation en 2022.
C’est une approche innovante que propose Insolight : ses panneaux sont équipés de minuscules cellules photovoltaïques à jonctions multiples d’un mm2 . Le rendement de celles-ci est supérieur à celui des cellules au silicium cristallin traditionnelles, mais leur prix élevé les réserve en général aux applications spatiales. Pour limiter leur coût, la startup place un réseau de lentilles hexagonales disposées en nid d’abeille qui concentre les rayons solaires vers ces cellules. Cela permet de réduire leur surface totale à moins de 0.5% de celle du module. Pour suivre les mouvements du soleil et focaliser en permanence la lumière vers les cellules, elles sont fixées sur un cadre mobile qui se déplace horizontalement de quelques millimètres par jour.
Alors que les modules photovoltaïques classiques atteignent des rendements de l’ordre de 17 à 20%, ceux d’Insolight ont été testés par un laboratoire indépendant à l’Université polytechnique de Madrid, lequel a enregistré et validé un rendement record de 29%.
Soumis pendant une année par l’EPFL à des conditions réelles sur une installation pilote, des panneaux Insolight issus d’une présérie ont également survécu sans dommage à des vagues de chaleur, des conditions hivernales et plusieurs orages.
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Production de masse en 2022
Selon Laurent Coulot, co-fondateur et CEO d’Insolight ces panneaux seront probablement un peu plus cher à l’achat, mais la différence de prix devrait rapidement être comblée par la quantité d’énergie supplémentaire qui sera produite. « Nous espérons rendre l’industrie photovoltaïque européenne plus compétitive face aux producteurs chinois », ajoute-t-il.
Après avoir obtenu une subvention européenne de 10 millions d’euros, la jeune entreprise a récemment clôturé avec succès une levée de fonds de 5 millions CHF (environ 4,6 millions €) provenant principalement d’investisseurs privés et de business angels suisses.
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Soutenue également par l’Agence spatiale européenne et l’EPFL, Insolight, fondée en 2015, vise une production de masse de ses modules d’ici 2022. Elle est en discussion avec plusieurs fabricants pour leur vendre une licence de sa technologie.
Production de courant ou transmission maximale de lumière
Au départ la startup destinait plutôt sa technologie au marché des villas et à celui des buildings où l’espace en toiture est limité. « Avec un rendement de 29%, nos modules pourront générer 50% d’énergie en plus pour une même surface » disait-elle encore l’année dernière. « Dans le domaine de l’énergie solaire, tout l’enjeu est d’augmenter les rendements pour produire plus d’électricité et amortir plus rapidement les coûts. Plus on augmente la production au mètre carré, plus on réduit les coûts liés à l’installation et au câblage des panneaux » expliquait-elle.
Mais aujourd’hui la montée en puissance de l’agrivoltaïsme l’incite à se tourner vers le secteur de l’agriculture où ses panneaux translucides peuvent non seulement produire de l’électricité mais aussi faire office de serre. Déployés dans des champs, des serres ou sur des toits végétalisés, deux modes peuvent être choisis selon les besoins : production de courant ou transmission maximale de lumière.
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Dans le premier cas, les rayons solaires sont focalisés vers les cellules photovoltaïques. Dans le second, la structure de plexiglas bouge légèrement pour permettre à la lumière directe du soleil d’être diffusée vers les cultures. « Le marché agrivoltaïque naissant représente déjà 5 GWc de puissance installée avec une taille de marché estimée à 700 millions CHF », souligne Laurent Coulot.
Diverses expériences menées à la Fondation Tecnova, en Espagne, ont montré que ce système permettait une augmentation de 20% de la production de biomasse agricole grâce à un effet combiné de micro-climat, de protection contre les intempéries et de modulation de la lumière directe.
Commentaires
29%..... on part de si bas que c’est un record.... bel exercice quand même et résultat encourageant, proche des installations de production thermique (30 à 45%). Le chemin sera très long pour obtenir en final une efficience, un impact carbone et des coûts inférieurs au nucléaire actuellement en service ou bien l’hydraulique, et ce, à durée de vie comparable....
20 ou 29 % de rendement pour un panneau photovoltaïque cela a l'air peu ... Cela veut dire qu'un panneau photovoltaïque transforme 20 à 29 % de l'énergie lumineuse reçue en électricité. Quand on y pense c'est en fait énorme. En effet, toute l'énergie que nous utilisons (à l'exception du nucléaire, de la géothermie et de l'énergie des marées) est dérivée du rayonnement solaire. Les arbres et les plantes transforment aussi la lumière du soleil en énergie. On peut brûler le bois pour se chauffer ou même produire de l'électricité, fabriquer du gaz avec la biomasse dans un méthaniseur ou produire des biocarburants. Mais la biomasse (arbres et plantes) ne transforment au mieux que 1 à 2 % du rayonnement solaire qu'elle reçoit en matière végétale dont on peut tirer de l'énergie. C'est un rendement 10 à 20 fois moindre que le photovoltaïque. Les éoliennes aussi transforment de l'énergie solaire puisque le vent est provoqué par la différence d'échauffement (par le soleil) des masses d'air de l'atmosphère. Ce rendement là, est encore beaucoup plus faible. Idem pour l'hydraulique : l'eau de nos barrages et de nos fleuves vient de la pluie qui est de l'eau qui se condense dans les nuages et cette humidité est envoyée dans l'atmosphère par l'évaporation des mers et des océans sous l'effet du soleil. Rendement encore beaucoup plus faible. Quant aux énergies fossiles (pétrole, gaz, charbon), comme vous le savez, c'est de la biomasse qui s'est accumulée et transformée dans la croûte terrestre par pyrolyse pendant des dizaines de millions d'années. Donc finalement aussi de l'énergie solaire mise en conserve par la nature et la planète pour que nous puissions l'utiliser maintenant. Alors ne dites plus jamais que le rendement des panneaux photovoltaïque est faible car c'est le plus haut rendement de transformation de l'énergie primaire (solaire) que je connaisse.
1 petite centrale nucléaire de 900MW, c'est 6 millions de m² de panneaux solaires de 150Wc (watt crete) et en fait beaucoup plus car les panneaux solaires ne produisent pas en permanence. Vu ces ordres de grandeurs, on ne pourra pas se passer du nucléaire ou des énergies fossiles, étant donné notre consommation énergétique. Quelques % d'écart ne font pas de différence.
La consommation électrique de la France, c'est 9 fois sa productions hydraulique,20 fois sa production éolienne,50 fois sa production solaire, en énergie ça représente 300 millions de baril de pétrole (159litres)
Le solaire thermique avec un générateur Stirling arrive aussi à un rendement de 30%. Mais cela ne résout pas les problèmes de stockage lié à l'intermittence de ces énergies.
Qu'en est il de la perte de rendement avec le vieillissement des panneaux ?
D autre part, c'est gênant que le test du rendement soit fait par un autre institut polytechnique -n'y a t il aucun lien d’intérêt entre ces deux instituts.
Par contre, bon point si la production des panneaux peu être faite en Europe-ou en Suisse, avec une fabrication bas carbone (sans charbon comme en Chine)
Le challenge, c'est de faire baisser le prix par une industrialisation de la production