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ARCHIVÉ - Sur mesure : piles solaires souples

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Des chercheurs mettent au point des piles photovoltaïques organiques qu’on pourra « peindre » ou « imprimer » sur un revêtement de plastique épais, à la manière des acétates des rétroprojecteurs.

Des chercheurs du CNRC, de l’Université Laval, de St-Jean Photochemicals inc. et de Konarka inc. travaillent à améliorer la prochaine génération de piles solaires souples. Ces piles solaires peuvent capter la lumière pour en tirer de l’électricité n’importe où. Photo : Konarka, inc.

Des chercheurs du CNRC, de l’Université Laval, de St-Jean Photochemicals inc. et de Konarka inc. travaillent à améliorer la prochaine génération de piles solaires souples. Ces piles solaires peuvent capter la lumière pour en tirer de l’électricité n’importe où.
Photo : Konarka inc.

De nouvelles recherches accroissent rapidement l’efficacité des piles solaires souples tout en les rendant plus abordables, et en multipliant les possibilités d’application.

Un consortium international de recherche prépare une nouvelle génération de piles solaires dites « photovoltaïques organiques ». Une entreprise du Massachusetts, Konarka inc., vend déjà quelques articles utilisant ces nouvelles piles souples et œuvre avec les autres partenaires du consortium afin de doubler la puissance de la prochaine génération.

Activité scientifique pour les jeunes

Les piles solaires ressemblent aux piles AA. Dans ces dernières, une réaction chimique envoie les électrons du pôle positif (+) au pôle négatif (-), tandis que dans les piles solaires, c’est la lumière qui les active. Quand ils heurtent une pile solaire, les photons lumineux engendrent une paire de porteurs de charge positive et négative. Il y a production d’électricité quand le couple se sépare dans la pile.

On s’est d’abord servi du silicium pour les piles solaires, car cet élément convertit assez bien la lumière du jour en énergie. Cependant, le silicium coûte cher et sa fragilité exige qu’on l’enferme entre d’épais panneaux de protection en verre ou en plastique. Les piles organiques servent de complément à celles en silicium au lieu de leur faire concurrence, chaque technologie ayant des applications bien à elle, affirme M. Ye Tao du CNRC.

Une pile solaire qui se déplie comme une carte routière

Les piles solaires du CNRC sont faites de minces couches d’un plastique organique appelé polycarbazole. On peut « peindre » ou « imprimer » ces couches actives souples sur un revêtement plus épais en plastique – un peu comme les acétates des rétroprojecteurs – que l’on enroule ou plie à la manière de cartes routières robustes, légères et portatives.

Selon M. Tao, à cause de leur souplesse mécanique, ces piles solaires produisent de l’électricité quand on les étale sur des formes irrégulières (mallettes, sacs à dos, tentes, auvents), voire des bâtiments entiers. Elles peuvent aussi jouer un double rôle : celui d’un revêtement pour fenêtre semi-transparent de n’importe quelle couleur qui produira de l’électricité tout en agrémentant l’intérieur ou l’extérieur, ou les deux.

On peut étaler les piles solaires souples sur des formes irrégulières et transformer n’importe quel objet en une source d’énergie. Photo : Konarka, inc.

On peut étaler les piles solaires souples sur des formes irrégulières et transformer n’importe quel objet en une source d’énergie.
Photo : Konarka inc.

« Ces piles ne peuvent être très épaisses, alors pourquoi ne pas profiter de cet avantage? demande le chercheur. On pourrait utiliser une partie du spectre pour produire de l’électricité et en laisser une partie passer à l’intérieur. »

Les piles en polycarbazole demeurent toutefois moins efficaces que celles en silicium amorphe de superficie identique. En effet, les meilleures piles en silicium amorphe transforment environ 9 % de la lumière qui les frappe en électricité. Les piles solaires organiques en convertissent moins, mais M. Tao affirme que les travaux du CNRC rétrécissent rapidement cet écart. « Au début du projet, l’efficacité des nouvelles piles ne dépassait pas 3 %, environ. À présent elle atteint 7 %, ajoute-t-il, et nous espérons gagner un autre pour cent au début de l’an prochain. »

En se rapprochant de l’efficacité des piles en silicium amorphe, les piles solaires organiques laissent entrevoir une baisse du coût de l’énergie solaire. Actuellement, les piles en silicium amorphe les moins chères coûtent environ 2,00 $ le watt. « Nous espérons réduire ce coût autour de 0,80 $ avec les piles en polymère d’ici 2012 », prédit M. Tao.

Le projet est financé par Technologies du développement durable Canada, une fondation à but non lucratif créée par le gouvernement canadien. End

L’électricité à portée de la main

Brancher un mini-réfrigérateur à sa tente dans les bois? Écouter de la musique avec son sac à dos en nylon? Fabriquer de l’électricité avec l’auvent du magasin? Toutes ces applications sont du domaine du possible avec les piles photovoltaïques organiques souples.

Konarka, partenaire industriel du CNRC, teste une première génération de piles solaires organiques sur les marchés militaire et civil. Une application que l’armée met actuellement à l’essai devrait également plaire aux consommateurs : une tente recouverte de panneaux solaires souples en polymère qui alimentent les appareils de communication à l’intérieur.

« On peut imprimer les piles solaires organiques sur un substrat souple que l’on appliquera sur les tentes, les auvents, voire les vêtements, les sacs et les emballages, affirme M. Tao. Puisqu’il s’agit d’un matériau souple, les piles peuvent être imprimées comme un journal. Évidemment, leur principal avantage demeure leur coût peu élevé – elles sont nettement moins dispendieuses que la technologie existante. »

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