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Honda revele les secrets technologiques de ses cellules photovoltaiques
Honda a revele les details techniques des cellules photovoltaiques (PV)
mises sur le marche en octobre 2007. Les modules qui ont ete presentes sont
de type couches minces CIGS (Copper Indium Gallium Selenide) et sont
developpes par Honda Engineering et Honda Soltec. L'audience a ete
interpellee par la stabilite du rendement de conversion ainsi que par les
progres accomplis dans le developpement depuis 1997.
La R&D commence en 1997 et l'entreprise reussit a obtenir en 1999 un
rendement de conversion de 18,1% sur un substrat de 0,5x0,5 cm2. Honda
decide alors de changer d'objectifs et se concentre sur l'augmentation de la
taille du substrat en vue de la commercialisation des cellules PV. En 2002,
le rendement obtenu est de 10,4% sur un substrat de 10x10 cm2, en 2003 il
est de 12,7% pour 20x20 cm2 et il atteint 12,7% puis 13,9% en 2006 et 2007
pour une surface de 73x92 cm2.
Honda cite trois proprietes techniques propres a ses cellules CIGS :
- L'utilisation d'un substrat de verre a faible teneur en alcalis lors du
procede de formation de seleniure (selenium charge 2-) permet d'obtenir une
couche avec une meilleure structure cristalline car ce type de verre
supporte un chauffage a plus de 500.C.
- L'ajout de sodium avec un pistolet (similaire a ceux utilises en peinture
automobile) au substrat de verre a faible teneur en alcalis permet de rendre
le verre plus cristallin par la diffusion du sodium.
- L'utilisation d'indium plutot que de cadmium pour la couche tampon.
Le rendement de conversion moyen des cellules PV commercialisees par Honda
est de 11,1% et la valeur maximale est de 11,6%. Sur sa ligne pilote Honda a
atteint un maximum de 12,2% et espere donc transferer ces avancees
technologiques sur la prochaine ligne de production.
Avancées technologiques dans le photovoltaïque chez Sharp
Sharp, leader mondial dans le domaine du photovoltaïque (PV), a réalisé un rendement de conversion de 3,8% sur une cellule organique de 1 cm2. Cette valeur a été mesurée dans les laboratoires de l'AIST (Institute of Advanced Industrial Science and Technology), seul organisme de validation des cellules PV au Japon. Bien que des valeurs avoisinant les 5% aient déjà été atteintes, ceci était réalisé sur de petites surfaces, généralement inférieures à 0,2 cm2. Les semi-conducteurs utilisés sont le P3HT pour le dopage de type p et le PCBH pour le type n. Le rendement de 3,8% a pu être atteint grâce à une amélioration de la conductivité du semi-conducteur de type p. L'objectif de l'entreprise est d'atteindre une valeur à deux chiffres mais avec les matériaux actuels, la limite est estimée à 5%. Sharp travaille pour cela en collaboration avec le "laboratoire international de recherche sur les matériaux de substrats", une entité créée par un ancien salarié du groupe.
Sharp travaille également sur les cellules multi-jonctions (cellules PV possédant plusieurs jonctions p-n) couplées à un concentrateur. La cellule présentée est un carré de 4,5 mm de côté et elle est constituée de semi-conducteur InGaPAs (Indium Gallium Phosphide Arsenic). Un rendement de conversion de 40% a pu être atteint, soit environ deux fois plus que les cellules PV classiques en silicium.
Un concentrateur est un système utilisant des miroirs et des lentilles permettant de concentrer les rayons du soleil sur une cellule PV. Ils sont actuellement utilisés sur les satellites mais leur utilisation sur terre est très limitée dû au coût des semi-conducteurs utilisés pour les cellules PV associées. Sharp a développé un dispositif pouvant concentrer 1100 fois les rayons solaires. Le record précédent, également détenu par Sharp, était de 700 fois en 2005. L'augmentation de la valeur de concentration permet de diminuer la taille de la cellule PV, donc de réduire la quantité de matériaux nécessaire, permettant ainsi une baisse du coût de production. Contrairement aux cellules en silicium qui perdent en efficacité avec la chaleur, les systèmes PV à concentration supportent très bien les climats arides, très ensoleillés.
Japon : Cellule photovoltaïque plastique sous forme de feuille A4
L'université Toin de Yokohama en collaboration avec Peccell Technologies, société essaimée de l'université, et Fujimori Kogyo, fabriquant de films plastiques, a développé une cellule photovoltaïque qui se présente sous la forme d'un film transparent et pliable. La cellule est de type DSSC (Dye-Sensitized Solar Cell ou cellule Grätzel) et atteint un rendement de conversion de 6%, permettant ainsi la recharge d'une batterie de téléphone portable par exemple. Une ligne de production pilote a été mise en place et les premiers échantillons seront produits dès février 2008.
Les cellules DSSC utilisent une encre photosensible qui absorbe la lumière et émet des électrons. L'avantage des cellules DSSC est que leur structure est simple et qu'elles sont faites de matériaux peu coûteux. Leur rendement de conversion est généralement moins élevé que les cellules à base de silicium mais ici, le groupe a réussi a obtenir un rendement de 6%, ce qui est deux fois plus élevé que les cellules DSSC usuelles.
Le produit présenté est de taille A4, d'une épaisseur de 0,4 mm. Le film teinté d'orange est transparent et souple. La cellule est composée de trois couches. Une couche centrale qui absorbe la lumière et émet les électrons, constituée d'un mélange de polymère conducteur et d'oxyde de titane recouvert de l'encre photosensible. Deux couches composées d'un polymère transparent et conducteur entourent la première et transportent les électrons jusqu'au câblage électrique. L'efficacité du système présenté repose sur le transport des électrons à travers les couches externes.
Une ligne pilote pouvant produire l'équivalent de 10MW de cellules par mois a été construite par Peccell Technologies et Fujimori Kogyo. Les premiers échantillons seront produits dès février 2008 et seront distribués dans l'optique de fabriquer des chargeurs solaires portatifs pour téléphones et ordinateurs portables. La manufacture des cellules DSSC se fait dans des conditions beaucoup moins coûteuses que les cellules en silicium (pas besoin d'être dans le vide) et utilise les techniques de l'imprimerie : produites en masse, les cellules DSSC coûteraient deux fois moins que les cellules PV actuelles à base de silicium.
Les brevets des cellules DSSC, détenus pour l'instant par Michael Grätzel de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, expirent en 2008. De nombreuses entreprises ont donc commencé le développement de ces cellules PV mais la plupart utilisent un substrat de verre. Le choix d'un film de polymères flexible a permis d'obtenir un produit cinq fois plus fin et dix fois plus léger, beaucoup plus facile à transporter et résistant.
BE Japon 466
14/12/2007
Honda a revele les details techniques des cellules photovoltaiques (PV)
mises sur le marche en octobre 2007. Les modules qui ont ete presentes sont
de type couches minces CIGS (Copper Indium Gallium Selenide) et sont
developpes par Honda Engineering et Honda Soltec. L'audience a ete
interpellee par la stabilite du rendement de conversion ainsi que par les
progres accomplis dans le developpement depuis 1997.
La R&D commence en 1997 et l'entreprise reussit a obtenir en 1999 un
rendement de conversion de 18,1% sur un substrat de 0,5x0,5 cm2. Honda
decide alors de changer d'objectifs et se concentre sur l'augmentation de la
taille du substrat en vue de la commercialisation des cellules PV. En 2002,
le rendement obtenu est de 10,4% sur un substrat de 10x10 cm2, en 2003 il
est de 12,7% pour 20x20 cm2 et il atteint 12,7% puis 13,9% en 2006 et 2007
pour une surface de 73x92 cm2.
Honda cite trois proprietes techniques propres a ses cellules CIGS :
- L'utilisation d'un substrat de verre a faible teneur en alcalis lors du
procede de formation de seleniure (selenium charge 2-) permet d'obtenir une
couche avec une meilleure structure cristalline car ce type de verre
supporte un chauffage a plus de 500.C.
- L'ajout de sodium avec un pistolet (similaire a ceux utilises en peinture
automobile) au substrat de verre a faible teneur en alcalis permet de rendre
le verre plus cristallin par la diffusion du sodium.
- L'utilisation d'indium plutot que de cadmium pour la couche tampon.
Le rendement de conversion moyen des cellules PV commercialisees par Honda
est de 11,1% et la valeur maximale est de 11,6%. Sur sa ligne pilote Honda a
atteint un maximum de 12,2% et espere donc transferer ces avancees
technologiques sur la prochaine ligne de production.
Avancées technologiques dans le photovoltaïque chez Sharp
Sharp, leader mondial dans le domaine du photovoltaïque (PV), a réalisé un rendement de conversion de 3,8% sur une cellule organique de 1 cm2. Cette valeur a été mesurée dans les laboratoires de l'AIST (Institute of Advanced Industrial Science and Technology), seul organisme de validation des cellules PV au Japon. Bien que des valeurs avoisinant les 5% aient déjà été atteintes, ceci était réalisé sur de petites surfaces, généralement inférieures à 0,2 cm2. Les semi-conducteurs utilisés sont le P3HT pour le dopage de type p et le PCBH pour le type n. Le rendement de 3,8% a pu être atteint grâce à une amélioration de la conductivité du semi-conducteur de type p. L'objectif de l'entreprise est d'atteindre une valeur à deux chiffres mais avec les matériaux actuels, la limite est estimée à 5%. Sharp travaille pour cela en collaboration avec le "laboratoire international de recherche sur les matériaux de substrats", une entité créée par un ancien salarié du groupe.
Sharp travaille également sur les cellules multi-jonctions (cellules PV possédant plusieurs jonctions p-n) couplées à un concentrateur. La cellule présentée est un carré de 4,5 mm de côté et elle est constituée de semi-conducteur InGaPAs (Indium Gallium Phosphide Arsenic). Un rendement de conversion de 40% a pu être atteint, soit environ deux fois plus que les cellules PV classiques en silicium.
Un concentrateur est un système utilisant des miroirs et des lentilles permettant de concentrer les rayons du soleil sur une cellule PV. Ils sont actuellement utilisés sur les satellites mais leur utilisation sur terre est très limitée dû au coût des semi-conducteurs utilisés pour les cellules PV associées. Sharp a développé un dispositif pouvant concentrer 1100 fois les rayons solaires. Le record précédent, également détenu par Sharp, était de 700 fois en 2005. L'augmentation de la valeur de concentration permet de diminuer la taille de la cellule PV, donc de réduire la quantité de matériaux nécessaire, permettant ainsi une baisse du coût de production. Contrairement aux cellules en silicium qui perdent en efficacité avec la chaleur, les systèmes PV à concentration supportent très bien les climats arides, très ensoleillés.
Japon : Cellule photovoltaïque plastique sous forme de feuille A4
L'université Toin de Yokohama en collaboration avec Peccell Technologies, société essaimée de l'université, et Fujimori Kogyo, fabriquant de films plastiques, a développé une cellule photovoltaïque qui se présente sous la forme d'un film transparent et pliable. La cellule est de type DSSC (Dye-Sensitized Solar Cell ou cellule Grätzel) et atteint un rendement de conversion de 6%, permettant ainsi la recharge d'une batterie de téléphone portable par exemple. Une ligne de production pilote a été mise en place et les premiers échantillons seront produits dès février 2008.
Les cellules DSSC utilisent une encre photosensible qui absorbe la lumière et émet des électrons. L'avantage des cellules DSSC est que leur structure est simple et qu'elles sont faites de matériaux peu coûteux. Leur rendement de conversion est généralement moins élevé que les cellules à base de silicium mais ici, le groupe a réussi a obtenir un rendement de 6%, ce qui est deux fois plus élevé que les cellules DSSC usuelles.
Le produit présenté est de taille A4, d'une épaisseur de 0,4 mm. Le film teinté d'orange est transparent et souple. La cellule est composée de trois couches. Une couche centrale qui absorbe la lumière et émet les électrons, constituée d'un mélange de polymère conducteur et d'oxyde de titane recouvert de l'encre photosensible. Deux couches composées d'un polymère transparent et conducteur entourent la première et transportent les électrons jusqu'au câblage électrique. L'efficacité du système présenté repose sur le transport des électrons à travers les couches externes.
Une ligne pilote pouvant produire l'équivalent de 10MW de cellules par mois a été construite par Peccell Technologies et Fujimori Kogyo. Les premiers échantillons seront produits dès février 2008 et seront distribués dans l'optique de fabriquer des chargeurs solaires portatifs pour téléphones et ordinateurs portables. La manufacture des cellules DSSC se fait dans des conditions beaucoup moins coûteuses que les cellules en silicium (pas besoin d'être dans le vide) et utilise les techniques de l'imprimerie : produites en masse, les cellules DSSC coûteraient deux fois moins que les cellules PV actuelles à base de silicium.
Les brevets des cellules DSSC, détenus pour l'instant par Michael Grätzel de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, expirent en 2008. De nombreuses entreprises ont donc commencé le développement de ces cellules PV mais la plupart utilisent un substrat de verre. Le choix d'un film de polymères flexible a permis d'obtenir un produit cinq fois plus fin et dix fois plus léger, beaucoup plus facile à transporter et résistant.
BE Japon 466
14/12/2007