02/11/2015 - Projet CPVMatch pour le développement de modules de concentration photovoltaïques à très grande efficacité

Menéame

El Institut de l'énergie solaire (IES) Université polytechnique de Madrid (UPM) participe à un projet appelé CPVMatch, qui vise à développer des modules de concentration photovoltaïques à très grande efficacité.

Ils font partie de ce projet, qui dispose d'un budget de 5 millions d'euros financé par le programme Horizon 2020 de l'Union européenne, les principaux centres de recherche et entreprises européennes du secteur, tels que l'Institut Fraunhofer-ISE allemand, le CEA-INES français, le centre basque Tecnalia ou les entreprises Azur Space et Aixtron. Il a décollé en mai 2015 et sa durée est de 3 ans et demi.
 

Projet CPVMatch

Les cellules solaires multi-union utilisent des semi-conducteurs des groupes III-V et se composent d'un ensemble de sous-cellules connectées en série, de sorte que chacune d'elles est capable de transformer en électricité une partie du spectre solaire. Grâce à cette meilleure utilisation du spectre, ce sont les dispositifs photovoltaïques qui ont fait preuve d'une efficacité accrue, atteignant 46%. L'un des axes de recherche du projet, dirigé par l'institut allemand Fraunhofer ISE, a pour but de développer des cellules à quatre unions, de manière à atteindre une efficacité de 50%.

Pour obtenir des systèmes compétitifs sur le plan des coûts, les cellules multi-unions sont utilisées sous la lumière concentrée, ce qui exige le développement d'optiques permettant simultanément une concentration élevée, une grande efficacité et un faible coût. Et dans ce domaine, l'IES-UPM, qui possède une longue expérience dans la conception, la fabrication et la caractérisation d'optiques pour la concentration photovoltaïque. En conséquence, plusieurs chercheurs du centre ont conçu et breveté une lentille qui permet d'atteindre une concentration trois fois supérieure à une lentille de Fresnel mais avec la même tolérance au tracking ou au suivi solaire.

Lent de Fresnel classique et nouvelle lentille développée par l'IES-UPM qui permet de tripler la concentration réalisable (Source: IES-UPM)

L'indice de réfaction du matériau dont sont faites les lentilles de Fresnel classiques varie avec la longueur d'onde et, par conséquent, provoque une aberration chromatique importante qui limite la concentration réalisable. Le doublet achromatique qui est traditionnellement utilisé pour réduire l'aberration, et qui est basé sur un couple de verres avec une dispersion différente, est prohibitivement coûteux pour cette application. Cependant, la conception de lentille proposée par les chercheurs de l'IES-UPM diminue l'abercation chromatique en utilisant un nouveau procédé de fabrication qui utilise d'autres matériaux et qui permet d'atteindre des coûts très réduits, de sorte que le gain en concentration est obtenu sans que l'optique augmente son prix.

Dans le cadre du projet CPVMatch, l'IES-UPM dirige la ligne de recherche consacrée à la conception, à la construction de prototypes, à la mesure et à l'analyse de cette lentille. En outre, dans le cadre du projet, des modules de concentration photovoltaïques combinant les deux concepts seront fabriqués: les cellules multi-union à haut rendement et la lentille proposée par l'IES-UPM. Il est prévu que ces modules de concentration à très haute concentration atteignent des valeurs d'efficacité qui doublent celles des panneaux plats à base de silicium actuellement utilisés. Ainsi, le coût de l'énergie photovoltaïque, le temps de retour énergétique des panneaux et la surface qu'ils occupent pourront être réduits.

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UPM

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