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Energie thermique

Efficacité énergétique

Brancher un réfrigérateur portatif à une tente dans les bois? Écouter de la musique avec son sac à dos? Éclairer un magasin au moyen d'un auvent? Recharger un appareil photo ou un téléphone cellulaire grâce à une feuille de plastique se dépliant comme une carte routière? Il ne s'agit pas là de scénarios invraisemblables, mais bien de possibilités à court terme grâce à une toute nouvelle génération de piles solaires souples baptisées « piles photovoltaïques organiques ».


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Les piles photovoltaïques organiques pourraient bientôt être assez bon marché et puissantes pour élargir considérablement le marché des piles solaires. Les scientifiques de l'Institut des sciences des microstructures du CNRC (ISM-CNRC) perfectionnent ces piles dans le cadre d'un consortium regroupant l'Université Laval, St-Jean Photochimie Inc., ainsi que Konarka Technologies Inc., un créateur et fabricant de piles solaires organiques du Massachusetts.

La Terre reçoit plus d'énergie solaire en une heure que la planète entière n'en consomme actuellement en un an. Pour l'instant toutefois, les piles photovoltaïques en silicium ne produisent qu'environ un millionième de l'électricité employée, et cette électricité coûte 5 ou 6 fois plus cher que celle provenant des centrales hydroélectriques, nucléaires ou thermiques.

Les panneaux solaires en silicium, bleus, rigides et luisants sont à présent chose courante sur les tablettes des grandes quincailleries et des centres de rénovation. Néanmoins, à l'instar des puces destinées aux ordinateurs et faites du même matériau, ces panneaux sont fabriqués sous vide, dans des « salles blanches » rigoureusement protégées. Les panneaux de piles solaires en silicium sont encombrants et lourds, car le fragile élément qu'est le silicium doit être lié à un substrat rigide en verre ou en plastique qui le protégera du bris.

Le consortium a remédié à ces problèmes en remplaçant le silicium par un semi-conducteur polymérique peu coûteux appelé polycarbazole. La production de polycarbazole n'exige pas d'installations spéciales et on peut adapter les presses rotatives à grande vitesse d'une imprimerie pour qu'elles appliquent une mince couche de cette substance, comme s'il s'agissait d'encre, sur un support en plastique souple.

Selon M. Ye Tao, chef de l'équipe de l'ISM-CNRC, le partenaire du consortium Konarka exploite déjà une usine aux États-Unis qui produit par impression des piles solaires fonctionnelles d'un mètre de largeur à raison de 10 mètres par minute. Bien que l'efficacité des piles organiques soit actuellement inférieure à celle des piles au silicium amorphe, qui convertissent en électricité environ 9,5 % de l'énergie lumineuse qui les frappe, le chercheur espère que l'efficacité du polycarbazole pourra être portée à 8 % d'ici la fin de 2010, et ce, à moindre coût.

Les piles solaires organiques représentent un énorme marché potentiel, que ce soit pour les applications civiles ou militaires. Mentionnons par exemple des chargeurs portatifs pour les appareils électroniques personnels ou des tentes solaires qui alimenteront les systèmes de communication et les ordinateurs de l'armée. « Les piles solaires organiques peuvent être imprimées sur un substrat souple dont on fera des tentes, des auvents, voire des vêtements, des sacs et des emballages, explique M. Tao. Grâce à la flexibilité du support, il est possible de fabriquer ces piles comme on imprime un journal. Bien sûr, leur principal avantage demeure le faible coût. Ces piles coûtent en effet beaucoup moins cher que la technologie existante. »

Bien que la production d'énergie solaire ne soit pas une nouveauté au Canada, cette technologie est essentiellement restreinte aux applications comme le rechargement de piles pour les communications d'urgence. Les grands panneaux solaires qu'on voit sur le toit de quelques bâtiments ne constituent qu'une solution onéreuse, qui doit être subventionnée, ou ne sont destinés qu'aux personnes vivant dans des lieux éloignés, non raccordés au réseau d'électricité.

Cependant, M. Tao voit loin. Le gros de l'électricité qu'utilisent actuellement les Canadiens vient d'un réseau alimenté par de grandes centrales qui brûlent des combustibles fossiles de plus en plus coûteux et émettent du dioxyde de carbone. En rendant la production d'énergie solaire abordable pour les applications des consommateurs, on allégera la demande qui s'exerce sur ce réseau, avec les bienfaits que cela entraîne pour l'environnement.

« Quand on prend en compte la période d'amortissement et le coût des panneaux solaires en silicium, l'électricité issue du soleil coûte entre 40 et 50 cents le kilowattheure (kWh) environ, explique M. Tao. Pour l'instant, l'électricité du réseau ne coûte que 10 cents le kWh. Mais si une pile solaire organique meilleur marché procurait de l'électricité à peu près au même prix, un plus grand nombre de gens adopteraient cette technologie et la demande sur le réseau serait moins forte. Il ne faudrait donc plus autant de charbon ou de gaz naturel pour alimenter les centrales. »

 

www.nrc-cnrc.gc.ca/

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