Des panneaux solaires résidentiels deux fois plus efficaces

Deux fois plus d’électricité pour une surface de panneaux solaires équivalente, c’est en gros ce que propose Insolight. Le prototype de cette start up du Parc de l’innovation de l’EPFL affiche un rendement -soit la quantité d’électricité produite à partir de l’énergie lumineuse reçue- de 36,4 %, là où les solutions actuellement sur le marché tournent autour des 18-20%. Ce résultat, qui pourrait constituer un record mondial, vient d’être validé sur un prototype par un laboratoire indépendant basé en Allemagne, l’Institut Fraunhofer ISE.

Focaliser tous les rayons du soleil sur une super cellule

Le secret de ce rendement considérable? Un système optique en plastique transparent plat et très fin qui focalise les rayons vers de minuscules surfaces de cellules ultra performantes. Ces dernières, dont le rendement est de 42%, sont composées de différentes couches spécialement conçues pour capter au mieux les différentes longueurs d’onde. Leur fabrication étant onéreuse, elles ne sont pour l’instant utilisées que dans des domaines particuliers, notamment le spatial. La jeune entreprise a donc pris le problème par l’autre bout de la lorgnette. Au lieu de travailler sur le rendement des panneaux domestiques en eux-mêmes, elle utilise des segments de quelques millimètres carrés de ces super cellules en ajoutant des lentilles qui y dirigent les ondes lumineuses. «Imaginons une douche: toute l’eau est collectée par un petit écoulement, nul besoin que ce dernier fasse toute la surface du bassin», image Laurent Coulot, CEO de la start up basée au Parc de l’innovation de l’EPFL.

Le cœur de l’innovation réside dans le système de microtracking patenté par la start up qui permet de capturer 100% des rayons, peu importe l’angle d’incidence. La plaque transparente, élaborée par injection, est dotée de lentilles millimétriques, qui agissent comme un réseau de petites loupes. Elle est mue sur quelques millimètres durant la journée par un cadre métallique. Ce léger déplacement, induit en temps réel par un capteur qui détecte la position du soleil, permet de maximiser le rendement. Développé lors d’une bourse de démarrage de l’EPFL -un innogrant- effectué dans le Laboratoire de dispositifs photoniques appliqués, ce système prend si peu de place qu’il permet d’être monté comme n’importe quel panneau photovoltaïque. En leur faisant une place dans son laboratoire, Christophe Moser, leur a apporté un savoir-faire indispensable puisqu’il développait un système de concentrateur solaire pour un projet de production d’hydrogène grâce au soleil. Un domaine où les modules d’Insolight pourraient également être intéressant d’après le professeur.

Du solaire plus compétitif

Des procédés similaires à celui-ci font l’objet de recherches dans quelques laboratoires de par le monde, mais l’équipe de la start up a réalisé le tour de force d’en faire rapidement un système proche de la commercialisation. «Tous les composants ont été conçus dès le début pour être facilement fabriqués en grande série», explique Mathieu Ackermann, CTO. Les trois jeunes fondateurs, alumni de l’Ecole, ont fait un détour par l’industrie avant de fonder leur start up. Ils ont commencé par élaborer leur idée durant leur temps libre avant de se lancer pleinement dans le métier d’entrepreneur. «Travailler dans l’industrie nous a donné des clefs pour aller droit au but: concevoir des panneaux rapidement commercialisables à un prix concurrentiel».

Les responsables de la start up en sont convaincus, leurs panneaux vont logiquement faire baisser le prix du kWh pour le consommateur. Le système sera probablement un peu plus cher à l’achat, «mais la différence sera rapidement comblée par la quantité d’énergie supplémentaire qui pourra être produite», souligne Florian Gerlich, COO. «Le prix des panneaux solaires a drastiquement baissé ces dernières années, mais pas suffisamment pour produire de l’électricité à un coût compétitif», note-t-il. «Pour les installations résidentielles, les panneaux solaires représentaient en 2015 moins de 20% des coûts totaux d’installation aux Etats-Unis. Même des panneaux solaires gratuits ne contrebalanceraient pas toujours les coûts du système. Aujourd’hui, la plus grande part des marges des développeurs solaires reposent sur des subsides. Or ces subsides diminuent».

Alliant efficacité et facilité de montage, les créateurs de la start up espèrent ouvrir de nouvelles perspectives en rendant les systèmes photovoltaïques compétitifs avec les énergies fossiles. « Insolight a désigné un système très innovant et ces premiers prototypes montrent un rendement impressionnant mesuré en extérieur. Reste à pousser le concept dans ses limites, montrer comment un système de taille commercial peut se comporter, et valider le potentiel économique», conclut Christophe Ballif, directeur du Laboratoire de photovoltaïque de l’EPFL.