fr.wedoany.com Rapport : L'Allemagne – Le Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik (Fraunhofer CSP), en collaboration avec la start-up Exxosqel GmbH, a développé un module solaire en verre mince dont la perte de résistance mécanique due à la réduction d'épaisseur de la vitre de protection est compensée par un revêtement spécial.
Ce prototype de démonstration utilise des plaques de verre avant et arrière d'une épaisseur de 1 mm, pour une surface totale de verre de 300 mm × 200 mm. Le module est assemblé avec des matériaux d'encapsulation standard pour modules solaires et utilise des cellules 1/4 de découpe issues de cellules PERC bifaciales M6 à 9 barres de collecte. Ces cellules 1/4 sont connectées en série, chaque cellule fournissant une puissance d'environ 1,58 W. Selon Ringo Köpge, scientifique au Fraunhofer CSP, le module est fabriqué selon le procédé standard de laminage photovoltaïque, mais avec des paramètres de processus modifiés, notamment la température, la pression et les réglages du système.
Le revêtement est décrit comme un traitement de surface réactif multicomposant, appliqué directement sur la surface du verre. Il réagit chimiquement avec les groupes hydroxyle (Si–OH) associés aux surfaces de verre endommagées et aux microfissures, formant des liaisons covalentes avec la structure du verre. Selon Exxosqel, cette réaction permet de réparer partiellement les microfissures, de réduire la fragilité de surface et d'augmenter la résistance mécanique du verre. La couche composite réticulée ainsi formée vise à rester transparente et chimiquement durable, tout en maintenant un indice de réfraction adapté à celui du verre afin de minimiser les pertes optiques.
Thomas C. Sauer, PDG d'Exxosqel, explique que cette technologie s'inspire de la structure de la nacre, où une petite quantité de matière organique améliore considérablement la ténacité, créant ainsi une surface composite plus résistante tout en conservant transparence et durabilité. Cette technologie peut être intégrée aux processus existants de production ou de transformation du verre, permettant potentiellement de fabriquer des produits en verre plus fins et plus légers sans compromettre leurs performances mécaniques. L'entreprise n'a pas encore divulgué davantage de détails sur la composition chimique du revêtement.
Selon les tests en laboratoire menés par Exxosqel, la résistance d'un échantillon de verre de 2 mm est passée de 79 MPa à 364 MPa, et celle d'un échantillon de verre de 1 mm de 184 MPa à plus de 1 300 MPa. L'entreprise estime que des substrats en verre plus fins pourraient permettre une réduction de poids allant jusqu'à 40 %, diminuant ainsi l'utilisation de matériaux, la consommation d'énergie et les émissions de carbone.
Ringo Köpge souligne que ce procédé de revêtement ne se limite pas au module de démonstration et peut également être appliqué aux modules solaires standard. Le Fraunhofer CSP estime que le revêtement de verre ultra-mince pourrait offrir des solutions pour des applications telles que le photovoltaïque intégré au bâtiment (BIPV), y compris des modules avec des plaques avant imprimées et des conceptions légères.
Cette technologie pourrait réduire les coûts de fabrication, la consommation de matériaux, le poids des modules ainsi que les coûts de transport et de manutention associés, grâce à l'utilisation de verre plus fin. Cependant, un verre plus fin suscite également des inquiétudes quant à sa durabilité mécanique sur le terrain, notamment dans des conditions météorologiques extrêmes comme la grêle. Selon une étude récente menée en Inde, les modules solaires dont la vitre avant a une épaisseur de 3,2 mm pourraient ne pas résister à des tempêtes produisant de gros grêlons ; il conviendrait d'utiliser une vitre avant d'au moins 4 mm pour éviter des dommages graves.
Sauer indique qu'il est largement admis que la réduction de l'épaisseur du verre est intrinsèquement incompatible avec une résistance suffisante à la grêle. Leur technologie vise à surmonter cette limitation traditionnelle en adoptant un mécanisme de renforcement totalement différent, dissociant les performances mécaniques des contraintes d'épaisseur du verre conventionnel. Les tests de résistance à la grêle sur des modules de taille réelle constituent la prochaine étape importante du développement. Sur la base des résultats mécaniques obtenus jusqu'à présent, l'équipe est optimiste, mais des tests à grande échelle sur les modules restent nécessaires pour fournir les preuves requises.
