Heliatek industrialise le photovoltaïque souple

Le 19 mars 2012 par Hugo Leroux

Imprimer des cellules photovoltaïques comme un journal
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L’entreprise allemande vient d’inaugurer une ligne de production de films photovoltaïques organique. Avec sa technologie, qui lui a valu le Prix de l’Innovation 2011 en Allemagne, Heliatek espère devenir le leader de la troisième génération de cellules photovoltaïques.

Le site de production d’Heliatek GmbH à Dresde (Allemagne) a été d’inauguré le 12 mars. Cet appareil de production, qui représente un investissement de 14 millions d’euros, fabriquera des panneaux solaires flexibles basés sur des matériaux semiconducteurs organiques. Le procédé fixe de courtes molécules organiques - appelées oligomères - semiconductrices sur un support souple par déposition sous vide. Le support est entrainé en continu par des rotatives, d'où son appellation "Roll-to-roll". La ligne tournera véritablement à plein régime à la fin de l'été 2012 pour atteindre 2 à 3 MW de capacité annuelle.

D’après l’entreprise, ce procédé possède une forte adaptabilité à la production de masse, permettant ainsi d'abaisser sensiblement les coûts. Il s'agit, du reste, de la première ligne de production au monde à l’utiliser, les concurrents d’Heliatek pariant sur des procédés d’impression classiques. « La déposition sous vide est déjà utilisée par l'industrie Oled. Elle permet d'évaporer les oligomères pour les recondenser sur le subtrat avec une grande reproductibilité », souligne Thibaud Le Séguillon, directeur général d’Heliatek GmbH.
Seconde ligne en 2014
Dans cette course à l'organique, la jeune entreprise allemande compte plusieurs atouts. Le Dr. Martin Pfeiffer, directeur technique et cofondateur d’Heliatek, s’est vu décerner en décembre 2011 le Deutscher Zukunftspreis. Ce prix de la technologie et de l’innovation, remis par le président Allemand, récompense l’électronique organique innovante grâce à laquelle Heliatek a signé un record mondial de rendement en 2011, à hauteur de 9,8%. Par ailleurs, la firme affiche des partenariats de recherche et d’investissement avec de puissants industriels, tels que BASF, Bosch ou Innogy Venture Capital (filiale de l’électricien RWE).

« Heliatek produira d’abord des cellules organiques pour des applications mobiles de type Energy-2-Go (sacs solaires, parasols, chargeurs de portables) à l’automne 2012 », précise Thibaud Le Séguillon. « Ces produits embarqueront l’énergie solaire verte partout où elle est nécessaire et prouveront surtout la viabilité de notre procédé. Dans un second temps s’ouvrira un marché de plus grande ampleur : le photovoltaïque intégré au matériaux du bâtiment. Dans cette optique, nous prévoyons de boucler un autre tour de table de 60 millions d'euros cette année pour ouvrir une nouvelle ligne de production ». Cette seconde ligne, prévue à l’horizon 2014, devrait faire sauter la production vers les 75 MW par an.

Par rapport aux deux premières générations de photovoltaïque, basées respectivement sur le silicium cristallin et les couches minces, les caractéristiques du solaire organique pourraient créer de nouvelles possibilités en termes d’intégration, de transparence, ou de recyclabilité des cellules. Mais son essor dépendra in fine du coût global, le fameux critère du "dollar par watt". Là encore, Thibaud de Séguillon affiche sa confiance : « Les films solaires organiques utilisent beaucoup moins de matière et sont plus faciles à poser. De plus, la matière organique que nous utilisons est bon marché, abondante et en grande partie recyclable. Si l'on atteint des volumes assez importants pour faire chuter les coûts de production, le prix de l'organique devrait rattraper celui des technologies traditionelles ».

Hugo Leroux

Pour en savoir plus : http://www.heliatek.com/?lang=en

Source: http://www.industrie.com/it/heliatek-industrialise-le-photovoltaique-souple.12930?emv_key=AJ5QmugnaTq78yA9MA#xtor=EPR-25

Guardian Angels : un projet européen sur les capteurs du futur

Le 06 février 2012 par Hugo Leroux

Guardian angels
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Consortium de recherche réunissant 28 partenaires européens, Guardian Angels développe de nouvelles générations de capteurs pour la surveillance de l’environnement et de la santé. Mais pour démocratiser des capteurs miniaturisés et auto-alimentés, des progrès drastiques restent à effectuer en matière de récupération d’énergie ou d’intégration électronique.


Hurlement du réveil. Il est sept heures, ce 06 février 2040. Vous vous arrachez à votre lit et enfilez vos vêtements. En un clin d’œil, les fibres du textile effectuent un diagnostic de santé : pouls, température corporelle, taux de sucre. Bon à savoir –spécialement si votre santé n’a plus la constance vos jeunes années, ou si vous souffrez d’une maladie chronique. Sur le trajet jusqu’au travail, votre voiture ''scrute'' sur votre visage des signes d’endormissement pour prévenir tout accident. Vous préférez marcher ? Quelques capteurs, disséminés dans votre accoutrement et dans la rue, évaluent la qualité de l’air, et transmettent sur votre téléphone une cartographie de la pollution.

Ce quotidien relève-t-il de la pure science fiction ? A discuter avec les membres du consortium de recherche européen "Guardian Angels for a smarter life", on en douterait presque. Ses vingt huit partenaires, composés à parts égales entre organisme de recherche publics, instituts européens et laboratoires industriels, veulent produire des capteurs miniatures, intégrables sur tout type de support, et capables de s’auto-alimenter à partir de l’énergie environnante. Niveau applications, la surveillance de divers paramètres liés à la santé et à l’environnement est en première ligne.

Objectifs ambitieux

Des capteurs de ce type - autonomes et sans fil - commencent déjà à apparaître. Mais ils monitorent des procédés industriels isolés, où la difficulté d’accès induit des coûts d’entretien excessifs. Pour sortir de ces marchés de niches et conquérir le quotidien du grand public, chaque brique technologique de ces capteurs devra subir une métamorphose radicale : récupérateurs d’énergie photovoltaïques ou thermoélectriques, gestion de très bas niveaux d’énergie (Ultra Low Power), protocoles de communication sans fil. Et s'abaisser à des coûts compatibles avec un déploiement massif.

« Les objectifs que l’on se fixe sont extrêmement ambitieux », reconnaît Mihai Adrian Ionescu, directeur l’école doctorale en microsystèmes et microélectronique à l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) et coordinateur du programme. « Par rapport aux systèmes actuels, cela veut dire diviser la consommation énergétique des circuits électroniques d’un facteur 1 000 et multiplier la récupération d’énergie par 100. Imaginez qu’au lieu de recharger votre téléphone tous les deux jours, vous le rechargiez 2 fois l’an. Ou que votre voiture qui consomme cinq litres au cent n’en consomme plus que … cinq millilitres ».

Rupture technologique

Une telle évolution implique de véritables ruptures technologiques. Côté récupération d’énergie à petites échelles, une discipline aussi appelée Energy Harvesting, l’EPFL travaille par exemple sur des cellules solaires à colorant, dites ''de Graetzel''. La fabrication de cette technologie photovoltaïque souple, à partir de procédés d’impression classique, s’avérerait bien moins coûteuse que les technologies actuelles. Sont également à l’étude des récupérateurs thermoélectriques ou piézoélectriques, capables de convertir respectivement un différentiel de chaleur ou des vibrations en courant électrique. ST Microélectronics cherche par exemple à s’affranchir des matériaux thermoélectriques classiques à base de tellure, un métal rare. Les partenaires planchent également sur des batteries souples, plates, pour stocker durablement de faibles quantités d’énergie. Le spécialiste français des composants de micro-électronique s’est ainsi fait une spécialité du développement de ces micro-batteries en couche mince.

Du côté de l’électronique, le ratio taille/performance sera le grand cheval de bataille. Le processeur silicium CMOS, développé par Intel et IBM, impliqués dans le projet, présenterait un fort potentiel d’optimisation. La recherche sur des fils électriques d’échelle nanométrique, menée par IBM, pourrait s’enrichir des travaux de l’EPFL, du CEA-Leti ou de l’Institut belge IMEC sur les transistors à effet tunnel. La conception de ces composants diffère radicalement des paradigmes établis jusqu’alors en micro-électronique car elle repose sur des principes de physique quantique. Cette physique quantique est également à l’œuvre dans la spintronique, hypothétique eldorado de la miniaturisation en gestation dans les laboratoires du CNRS et de Thalès.

Pour optimiser l’intégration des matériaux, les partenaires envisagent, entre autres solutions, de recourir à moyen terme au stacking 3D. Dans cette architecture, perfectionnée notamment par Infineon, les éléments sont empilés les uns sur les autres plutôt que juxtaposés. Enfin, la couche logicielle et les protocoles de communication seront également au régime énergétique sec, avec le concours de l’Institut de recherche en sciences du numérique INRIA.

Innombrables applications

Des industriels français sont engagés au côté de ces acteurs pour prospecter le terrain applicatif. Ainsi, PSA Peugeot Citroën envisage à moyen terme la surveillance physiologique du conducteur. « C’est une des premières applications auxquelles on pense », confirme Sylvain Allano, directeur scientifique du groupe. Et de poursuivre : « comme les capteurs se multiplient dans l’automobile, ces systèmes communicants permettraient aussi de s’affranchir en partie des réseaux de câbles et de simplifier les ensembles. » De son côté, Sanofi s’intéressera à la définition de besoins pour les technologies de la santé.

Guardian Angels fait partie des six consortiums en lice pour décrocher les subventions FET Flagship. Ce programme lancé par la commission européenne vise à stimuler des projets de recherche associant laboratoires publics et industriels sur les technologies émergentes. L’enjeu est de taille : les heureux élus se verront attribuer, à compter du début 2013, une subvention annuelle de 100 millions d’euros pendant 10 ans.

Hugo Leroux

Pour en savoir plus : http://www.ga-project.eu/ga_project

http://www.industrie.com/it/guardian-angels-un-projet-europeen-sur-les-capteurs-du-futur.12667?emv_key=AJ5QmugnaTq78yA9MA#xtor=EPR-25