Les panneaux solaires photovoltaïques représentent une solution performante pour produire proprement de l’énergie : c’est pour cette raison qu’ils séduisent chaque année de plus en plus de foyers et de professionnels. Le principal bémol que l’on peut soulever est qu’ils ne génèrent de l’électricité qu’en présence de la lumière du soleil, donc pendant la journée.
Pour pallier ce problème, les recherches s’orientent vers une nouvelle technologie qui permettrait à un système photovoltaïque de fonctionner la nuit.
Fonctionnement d’un système photovoltaïque
Avant de découvrir cette innovation autour du photovoltaïque, il est important de prendre d’abord conscience du fonctionnement d’une installation solaire photovoltaïque.
Le panneau solaire est composé principalement d’un ensemble de cellules photovoltaïques qui conditionnent le fonctionnement du système. Ces cellules sont fabriquées à partir de matériaux semi-conducteurs (le silicium dans la majorité des cas) qui exploitent l’effet photovoltaïque afin de produire de l’électricité lorsque les photons viennent frapper la surface du panneau. Autrement dit, l’absorption du rayonnement solaire par les cellules photovoltaïques entraîne l’arrachement des électrons aux atomes de silicium. Les électrons ainsi libérés vont se mettre en mouvement et créer une tension électrique entre les couches dopées N (chargées négativement) et les couches dopées P (chargées positivement) des cellules solaires.
Production d’électricité la nuit grâce au générateur thermoélectrique
En théorie, l’efficacité des panneaux solaires est réduite à néant lorsque la nuit tombe. Des chercheurs ont pourtant découvert une technologie pouvant à la fois rendre les panneaux solaires plus performants et de profiter de cette performance dans le but de produire de l’électricité en plein milieu de la nuit : il s’agit du générateur thermoélectrique.
Leur recherche a été également motivée par le besoin de résoudre le problème de déchets engendré par le vieillissement des batteries solaires. Pour utiliser l’électricité solaire la nuit, il s’avère encore aujourd’hui obligatoire de disposer d’une batterie de stockage d’énergie. Cependant, les batteries ont une durée de vie limitée à 10 ans et une fois ce délai passé, elles doivent être remplacées. Le fait de modifier le principe de fonctionnement des panneaux solaires pour qu’ils puissent produire de l’électricité 24 heures sur 24 élimine la nécessité d’ajout de batterie à l’installation photovoltaïque.
Principe de fonctionnement des panneaux photovoltaïques qui produisent de l’électricité la nuit
Durant la nuit, les panneaux solaires photovoltaïques évacuent la chaleur qu’ils ont emmagasinée au cours de la journée : ils deviennent ainsi plus froids que l’air environnant. C’est cet écart de température que les chercheurs de l’Université de Stanford ont exploité, à travers le processus de refroidissement radiatif, pour créer une sorte de cellules photovoltaïques inversées, capables de générer de l’énergie la nuit.
Pour ce faire, le générateur thermoélectrique capte le rayonnement infrarouge émis par la surface des cellules thermo radiatives pour le transformer en électricité grâce à un composant similaire à celui que l’on retrouve dans les lunettes de vision nocturne (des diodes).
Ce qui change avec ces panneaux photovoltaïques modifiés
À la différence des cellules photovoltaïques qui sont plus froides et qui pointent vers le soleil chaud, les cellules thermo radiatives sont plus chaudes avant d’évacuer la chaleur accumulée et pointent vers un environnement dégagé et plus froid.
La production d’énergie à partir des panneaux solaires photovoltaïques modifiés est plus faible comparée à celle proposée par les panneaux photovoltaïques conventionnels. Cette technologie ne produit que 50 mW de courant électrique par mètre carré, ce qui correspond à une production de 1 W pour une installation solaire de 20 m2. Pour mieux visualiser, sachez qu’une petite ampoule LED consomme environ 18 W d’électricité. La production d’électricité proposée par ces panneaux dits nocturnes est largement en dessous des 150 W par m2 qu’un panneau solaire classique peut générer.
Pour une production à grande échelle, la modification au niveau des cellules photovoltaïques va, toutefois, permettre :
- aux sites isolés, n’ayant pas accès aux autres sources d’électricité, de se passer des batteries et d’alimenter les équipements basse consommation durant la nuit ;
- aux utilisateurs de recharger leur smartphone, d’alimenter leur éclairage LED ainsi que les équipements de surveillance.
Le futur de cette innovation
Cette innovation n’est encore qu’au stade expérimental puisque des prototypes de panneaux nocturnes ont déjà été développés, mais leur déploiement effectif est ralenti par la complexité du processus de capture de l’énergie à partir de la lumière infrarouge. Malgré ce frein, les recherches ne vont pas s’arrêter à ce stade, des améliorations vont être apportées à cette technologie, notamment :
- l’ajout d’une plaque d’aluminium qui permet de réduire la quantité de chaleur pouvant s’échapper des bords des panneaux solaires ;
- la création de diodes thermo radiatives plus performantes qui sont capables de capter efficacement la lumière infrarouge.
Dans les années à venir, les chercheurs espèrent proposer une production d’énergie allant de 1 à 2 W/m2.
Bref, si le soleil a toujours été considéré comme la seule source d’énergie propre dans le domaine du photovoltaïque, dorénavant, on peut également compter sur le froid de l’espace pour produire une certaine quantité d’électricité.
En attendant la concrétisation de ce projet révolutionnaire, Sun Connect continue de proposer aux ménages ainsi qu’aux entreprises ses expertises en photovoltaïque. Notre savoir-faire et nos nombreuses années d’expérience dans le domaine du solaire nous permettent de vous offrir des conseils avisés et des solutions sur mesure pour couvrir vos besoins énergétiques. Notre équipe peut intervenir sur tout le territoire français et peut effectuer votre bilan énergétique, l’installation de vos panneaux solaires photovoltaïques et le suivi de votre système solaire durant son usage.
