Des chercheurs du département d’optiques et de photoniques du Centre National de l’Université de Taiwan ont mis au point un nouveau dispositif omnidirectionnel permettant aux cellules solaires de récolter la lumière du soleil sous plusieurs angles. Une technologie originale qui pourrait à terme améliorer le rendement des panneaux solaires de toit via une exposition optimale aux rayons du soleil tout au long de la journée.

Sud ou ouest, une question d’orientation complexe

Confrontés à des problèmes de rendements limités, les panneaux solaires commerciaux fonctionnent à des degrés divers selon la densité des rayons du soleil et l’angle auquel ils sont exposés. L’exposition géographique des cellules solaires fait depuis de nombreuses années l’objet d’études complexes et beaucoup s’opposent encore sur le sujet.

Si la majorité des experts suggéraient d’orienter les panneaux solaires au sud afin de recueillir le plus d’énergie en provenance du soleil, un rapport de 2013 publié par Pecan Street, une organisation de recherches sur l’énergie, conseillait de basculer les systèmes vers l’ouest pour en maximiser l’efficacité. On sait aujourd’hui que la détermination de l’angle idéal est bien plus compliqué et dépend logiquement de l’endroit où l’on vit.

Publiée au mois de décembre dans la revue scientifique ACS Nano, l’étude des chercheurs taïwanais tente de résoudre ce problème en développant des cellules solaires capables de capturer la lumière à partir de presque n’importe quel angle, et d’apporter ainsi une solution au caractère immobile des panneaux solaires incapables jusqu’à présent d’exploiter 100% de l’énergie photovoltaïque.

L’énergie perdue lorsque le soleil change de position est en effet significative et aucun moyen n’est à ce jour suffisamment efficace pour suivre la course du soleil. Des panneaux mécanisés ont bien été testés mais ce type d’équipements coûte cher et s’avère très mal adapté aux installations sur toit.

Un revêtement en verre pour une captation à angles multiples

Les cellules pensées par les professeurs Jr-Hau Il, Kun-Lai Yu, co-auteurs de cette étude, disposent pour cela d’un revêtement en verre intégrant des “nanotiges” ultraminces et des “nanomurs” en nid d’abeilles pouvant aider les cellules solaires à récolter la lumière du soleil sous plusieurs angles. Le rendement de la cellule pourrait ainsi atteindre entre 5,2 et 27,7%, en fonction de l’angle de la lumière, tandis que l’amélioration de l’efficacité énergétique pourrait monter jusqu’à 46%.

Ce matériau permet également de repousser la poussière et la pollution qui entravent l’absorption des rayons et donc la conversion en électricité. Le nouveau revêtement de verre a permis de maintenir les panneaux solaires à l’extérieur, à un niveau optimal pendant six semaines, tandis que le rendement a chuté sur la même période avec un revêtement non modifié.

Précisons enfin que l’efficacité des panneaux solaires est plafonnée de manière générale à 33% et qu’un rendement supérieur ne peut être atteint qu’avec des concentrateurs solaires placés autour des panneaux. Des concentrateurs efficaces mais également très imposants et augmentant de ce fait considérablement le coût et la taille du dispositif.

Crédits photo : National Central University Taiwan