Le French Solar Energy Institute INES a développé de nouveaux modules PV avec des thermoplastiques et des fibres naturelles provenant en Europe, comme le lin et le basalte. Les scientifiques visent à réduire l'empreinte environnementale et le poids des panneaux solaires, tout en améliorant le recyclage.
Un panneau de verre recyclé à l'avant et un composite de linge à l'arrière
Image: GD
Du magazine PV France
Des chercheurs du National Solar Energy Institute (INES) de France - une division des Energies alternatives françaises et de la Commission de l'énergie atomique (CEA) - développent des modules solaires avec de nouveaux matériaux bio-basés sur les côtés avant et arrière.
«Alors que l'empreinte carbone et l'analyse du cycle de vie sont désormais devenus des critères essentiels dans le choix des panneaux photovoltaïques, l'approvisionnement des matériaux deviendra un élément crucial en Europe au cours des prochaines années», a déclaré Anis Fouini, directeur des CEA-Ines , dans une interview avec PV Magazine France.
Aude Derrier, le coordinateur du projet de recherche, a déclaré que ses collègues avaient examiné les différents matériaux qui existent déjà, pour en trouver un qui pourrait permettre aux fabricants de modules de produire des panneaux qui améliorent les performances, la durabilité et le coût, tout en abaissant l'impact environnemental. Le premier démonstrateur est constitué de cellules solaires d'hétérojonction (HTJ) intégrées dans un matériau entièrement composite.
"La face avant est faite d'un polymère rempli de fibre de verre, qui assure la transparence", a déclaré Derrier. «Le côté arrière est composé de composite à base de thermoplastiques dans lesquels un tissage de deux fibres, de lin et de basalte, a été intégré, ce qui fournira une résistance mécanique, mais aussi une meilleure résistance à l'humidité.»
Le lin provient du nord de la France, où l'ensemble de l'écosystème industriel est déjà présent. Le basalte provient ailleurs en Europe et est tissé par un partenaire industriel d'Ines. Cela a réduit l'empreinte carbone de 75 grammes de CO2 par watt, par rapport à un module de référence de la même puissance. Le poids a également été optimisé et est inférieur à 5 kilogrammes par mètre carré.
"Ce module s'adresse au PV sur le toit et à l'intégration de la construction", a déclaré Derrier. «L'avantage est qu'il est naturellement de couleur noire, sans avoir besoin d'une feuille de dos. En termes de recyclage, grâce aux thermoplastiques, qui peuvent être remis, la séparation des couches est également techniquement plus simple. »
Le module peut être fabriqué sans adapter les processus actuels. Derrier a déclaré que l'idée est de transférer la technologie aux fabricants, sans investissement supplémentaire.
"Le seul impératif est d'avoir des congélateurs pour stocker le matériau et de ne pas démarrer le processus de réticulation en résine, mais la plupart des fabricants utilisent aujourd'hui Prégré et sont déjà équipés pour cela", a-t-elle déclaré.
«Nous avons travaillé sur la deuxième vie du verre et développé un module composé de verre réutilisé de 2,8 mm provenant d'un ancien module», a déclaré Derrier. «Nous avons également utilisé un encapsulant thermoplastique qui ne nécessite pas de réticulation, qui sera donc facile à recycler, et un composite thermoplastique avec une fibre de lin pour la résistance.»
La face arrière sans basalte du module a une couleur de lin naturel, qui pourrait être esthétiquement intéressante pour les architectes en termes d'intégration de la façade, par exemple. De plus, l'outil de calcul INES a montré une réduction de 10% de l'empreinte carbone.
"Il est maintenant impératif de remettre en question les chaînes d'approvisionnement photovoltaïques", a déclaré Jouini. «Avec l'aide de la région du Rhône-Alpes dans le cadre du plan de développement international, nous sommes donc allés chercher des joueurs en dehors du secteur solaire pour trouver de nouveaux thermoplastiques et de nouvelles fibres. Nous avons également pensé au processus de laminage actuel, qui est très important d'énergie. »
Entre la pressurisation, la pressage et la phase de refroidissement, la laminage dure généralement entre 30 et 35 minutes, avec une température de fonctionnement d'environ 150 ° C à 160 C.
"Mais pour les modules qui incorporent de plus en plus des matériaux écologiques, il est nécessaire de transformer les thermoplastiques à environ 200 ° C à 250 C, sachant que la technologie HTJ est sensible à la chaleur et ne doit pas dépasser 200 ° C", a déclaré Derrier.
L'Institut de recherche s'associe au spécialiste de la thermocompression à induction basée en France, Roctool, pour réduire les temps de cycle et faire des formes en fonction des besoins des clients. Ensemble, ils ont développé un module avec une face arrière en composite thermoplastique de type polypropylène, auquel les fibres de carbone recyclées ont été intégrées. La face avant est en thermoplastique et en fibre de verre.
"Le processus de thermocompression à induction de Roctool permet de chauffer rapidement les deux plaques avant et arrière, sans avoir à atteindre 200 C au cœur des cellules HTJ", a déclaré Derrier.
La société affirme que l'investissement est plus faible et le processus pourrait atteindre un temps de cycle de quelques minutes, tout en utilisant moins d'énergie. La technologie s'adresse aux fabricants composites, pour leur donner la possibilité de produire des parties de différentes formes et tailles, tout en intégrant des matériaux plus légers et plus durables.
Heure du poste: juin-24-2022