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Conserver une longueur d’avance dans une technologie d’avenir

Solaire A Concentration (CPV)

Publié le 25 octobre 2016

Les recherches du LITEN autour du CPV ont pour but d’accroître très significativement le rendement des systèmes photovoltaïques. Pour cela, la technologie s’appuie sur l’emploi de systèmes optiques qui permettent de concentrer la lumière sur des cellules photovoltaïques à fort taux de conversion. Pour augmenter encore la captation de l’intensité lumineuse, les modules sont installés sur des trackers qui suivent le parcours du soleil. Comme ils ne captent que la lumière solaire directe, ces équipements sont prioritairement destinés aux régions à fort ensoleillement. Les rendements de conversion de l’énergie solaire obtenus avec le photovoltaïque à concentration sont très supérieurs à ceux obtenus avec les panneaux photovoltaïques classiques (35% contre 18% en moyenne). Mais le coût d’investissement est aussi plus élevé, en particulier du fait du très faible taux de pénétration du CPV dans les systèmes de production actuels (environ 1% du parc mondial installé actuellement).


Les travaux du Liten sur le photovoltaïque à concentration ont démarré à partir de 2010. Ils sont déjà à l’origine d’avancées très remarquées dans la communauté du CPV. Les recherches réunissent des compétences pluridisciplinaires autour de la thermique, l’optique, la physique des semiconducteurs, les procédés d’assemblage ou la gestion de l’énergie. Elles s’appuient en outre sur toutes les expertises réunies au sein du Liten, dans le domaine de l’électronique de puissance notamment, pour améliorer le design des onduleurs et conserver des taux de rendement élevés tout au long de la chaîne de valeur du CPV.


Les développements très prometteurs autour du CPV – les taux de conversion progressent d’un pour cent par an environ – rendent la technologie particulièrement attractive dans certaines conditions d’exploitation. Aussi les équipes du Liten poursuivent-elles leurs avancées dans ce domaine technologique. Elles ont déjà contribué à l’obtention d’un taux de rendement record de 46% avec le Fraunhofer ISE et l’industriel Soitec, et participent à plusieurs projets internationaux visant à améliorer significativement la technologie

AVANTAGES

Des technologies pour préparer le déploiement industriel du CPV


  • Une caractérisation avancée sur toute la chaîne de valeur, de la cellule à l’onduleur

Le Liten se distingue par la mise en place d’outils de caractérisation qui permettent à tout moment d’évaluer, quantifier, analyser les performances obtenues au niveau des cellules, des modules, des onduleurs, avec des tests systématiques réalisés en conditions réelles d’exploitation. Tout l’enjeu est ici d’atteindre des performances fiables, reproductibles, pérennes dans le temps, pour servir la prise de décision d’industriels ou d’investisseurs dans leurs choix technologiques. Ces bancs de caractérisation avancée ont déjà démontré leur utilité pour des essais menés par deux partenaires industriels en permettant de leur faire gagner plusieurs points de rendement en conditions réelles de fonctionnement.

  • Des capacités de design sur toute la chaîne de valeur

Les équipes se positionnent comme développeurs de procédés de fabrication et d’assemblage innovants, privilégiant la performance mais aussi la maîtrise des coûts, afin de renforcer l’attractivité de la technologie. Elles s’efforcent notamment d’adapter les équipements actuellement utilisés dans l’industrie photovoltaïque afin de réduire les coûts d’accès du CPV.

PROJETS
  • Le CEA Ines a été un membre actif du projet international NGCPV (New generation of concentrator photovoltaic cells, modules and systems). Ce projet associant des centres de recherche européens et japonais a permis l’élaboration de cellules, modules et équipements photovoltaïques à concentration à haute performance, c’est-à-dire atteignant un taux de rendement de conversion de 45% au niveau de la cellule et 35% au niveau du module.


  • Le CEA et le Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE) ont conclu en mai 2015 un partenariat afin de poursuivre leur coopération dans le cadre d’un laboratoire commun « virtuel ». Ce laboratoire a pour but d’atteindre les performances les plus avancées dans le domaine du CPV, dans le prolongement du record mondial de rendement de 46% déjà obtenu par les deux instituts de recherche avec l’industriel Soitec en 2014. Il vise à ouvrir de nouveaux marchés pour ces technologies.
REPÈRES :

  • Une quarantaine de  chercheurs 
  • 5 brevets

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