La start-up de l’Université du Vermont vise à révolutionner l’énergie solaire

L’un des plus grands défis de travailler avec l’énergie du soleil vient de sa générosité. Il est partout et il se répartit (relativement) uniformément à travers le globe. Il est dispersé.

“Vous ne pouvez pas aller à un seul endroit et en collecter la majeure partie, comme vous le feriez pour l’extraction du charbon”, a déclaré Matthew White, professeur agrégé de physique au College of Engineering and Mathematical Sciences de l’Université du Vermont.

Pour collecter beaucoup d’énergie solaire, vous devez distribuer beaucoup de panneaux solaires, a déclaré White.

Dans l’intérêt de ces objectifs, une startup basée sur l’UVM travaille sur une technologie prometteuse, connue sous le nom de film mince, pour capter les rayons du soleil beaucoup plus efficacement que les panneaux existants.

Verde Technologies travaille sur la technologie qui consiste à appliquer des cellules solaires à – sans surprise – une couche mince. Ce film peut ensuite être appliqué à peu près n’importe quoi, des toits aux avions. Il permet aux consommateurs d’installer plus de panneaux photovoltaïques sans occuper les grandes surfaces nécessaires aux panneaux actuellement sur le marché, qui sont généralement grands, rigides et encombrants.

“Vous pourriez le faire adhérer à la surface d’un (Boeing) 747 sans ajouter beaucoup de poids”, a déclaré White, qui n’est pas affilié à Verde mais connaît leurs recherches.

Pensez à la superficie que vous pourriez couvrir avec un conteneur d’expédition de panneaux solaires existants, a déclaré White. Avec un conteneur de rouleaux de cellules solaires à couche mince, vous pourriez couvrir une zone beaucoup plus grande. Et une grande surface est ce dont vous avez besoin pour produire de l’énergie solaire, a-t-il déclaré.

Une façon d’appliquer ces cellules solaires au film est d’utiliser cellules solaires en tandem, qui sont constitués de matériaux empilés tels que le silicium et les pérovskites, un minéral cristallin également utilisé dans des éléments tels que des capteurs et des lasers. Ensemble, ils absorbent une plus grande partie du spectre solaire qu’un seul matériau, ce qui augmente l’efficacité des cellules solaires. Cela signifie que les cellules peuvent générer plus de puissance.

Des entreprises du monde entier ont travaillé sur cette technologie. Verde, avec CubicPV, basé au Massachusetts, est l’un des deux partenaires sélectionnés pour travailler sur un centre de commercialisation de pérovskites pour des applications solaires, un effort dirigé par le Massachusetts Institute of Technology.

Alors que le travail au MIT se concentre sur l’utilisation de silicium et de pérovskites, Verde se concentre sur la fabrication de cellules solaires utilisant uniquement des pérovskites. Skyler Bagdon, PDG de la société, a déclaré que cela représente un plus grand bond en avant dans la technologie.

Mais faire des couches de pérovskite stables et efficaces prend du temps et est laborieux.

White a déclaré que l’avantage de Verde sur les autres sociétés est sa connaissance de la façon dont les semi-conducteurs pérovskites sont cristallisés à partir d’une solution après avoir été déposés et séchés sur une surface en plastique.

À l’heure actuelle, l’équipe de base de Verde ne compte que trois employés à temps plein, a déclaré Bagdon, qui travaille avec Chad Miller, président et directeur de la technologie, et le chercheur Pramod Baral. Une grande partie du travail a été réalisée par des étudiants de premier cycle de l’UVM, a déclaré Bagdon.

Randall Headrick, qui étudie les films cristallins depuis 40 ans et préside le département de physique de l’UVM College of Engineering and Mathematical Sciences, est essentiel à l’entreprise, mais n’y travaille pas à plein temps.

Headrick s’est associé à Miller pour voir s’ils pouvaient utiliser les techniques de fabrication à couche mince qu’ils avaient développées pour les panneaux solaires. La technologie révolutionnaire sur laquelle ils travaillent actuellement est la capacité d’étendre ces techniques à de vastes zones de film, a déclaré Headrick.

Headrick a également donné son nom à Verde, qui signifie vert en espagnol, portugais, italien et roumain.

“Nous pensons que l’énergie solaire a le plus grand potentiel de toutes les technologies renouvelables pour compenser le pétrole comme principal moyen de produire de l’électricité”, a déclaré Bagdon. “Une heure d’énergie solaire frappant la Terre est suffisante pour répondre aux besoins énergétiques mondiaux pendant une année entière.”

Le principal obstacle à l’énergie solaire, a déclaré Bagdon, est l’installation, qui, selon lui, représente 70 % du coût de l’énergie solaire.

Un autre obstacle est que la plupart des panneaux solaires sont fabriqués en Chine. La pandémie de Covid-19 a montré que cela peut entraîner d’énormes problèmes de chaîne d’approvisionnement. De plus, a-t-il dit, chaque fois que de gros objets lourds sont déplacés dans le monde, beaucoup de combustibles fossiles sont nécessaires pour faire le travail.

“Si nous voulons augmenter l’adoption de l’énergie solaire, nous avons besoin de panneaux plus performants, plus faciles à installer et pouvant être fabriqués dans le pays”, a déclaré Bagdon.

Les panneaux sur lesquels Verde travaille sont 10 fois plus légers que les panneaux solaires traditionnels, a-t-il déclaré, et ils peuvent être imprimés à partir d’une encre liquide dans les usines d’impression et de revêtement existantes, comme celles utilisées pour les journaux et les étiquettes de bière.

Mais il y a une différence.

“Nos encres doivent se transformer en semi-conducteurs avec de nombreuses propriétés très spéciales”, a déclaré Headrick. “Donc, c’est beaucoup, beaucoup plus difficile.”

Verde travaille à rendre ce processus plus réalisable.

La société travaille dans des laboratoires de l’Université du Vermont et a conclu des contrats avec des partenaires de fabrication dans le Massachusetts et le Connecticut.

Headrick s’attend à ce que l’installation de test en extérieur de Verde à l’UVM soit mise en place d’ici l’automne 2024. Bagdon a déclaré que la société espère commencer les tests avec les clients sur les toits en 2025.

Bagdon estime que l’installation de panneaux sur les toits qui ne peuvent pas supporter le poids ou la forme rigide des panneaux solaires conventionnels représente un marché de 7 milliards de dollars aux États-Unis.

Mais la société a des projets beaucoup plus ambitieux : servir les développeurs solaires en installant des champs solaires pour produire de l’électricité pour les services publics, a déclaré Bagdon. Si plus de champs solaires sont installés plus rapidement, avec moins de main-d’œuvre et avec des cellules solaires plus efficaces, les gens pourraient utiliser moins de terres pour produire la même quantité d’énergie solaire qu’avec des panneaux solaires traditionnels.

Bagdon a estimé que, dans la prochaine décennie, cela représentera un marché mondial de 230 à 370 milliards de dollars.