Nanosolar

Chez Nanosolar, nous avons consacré sept années et plusieurs centaines de millions de dollars à un vaste projet d’ingénierie : la réinvention complète de la conception et du développement de la technologie photovoltaïque par une reconception totale des cellules et panneaux photovoltaïques.

Ceci nous a confrontés à l’innovation constante, pour dépasser sans cesse les limites des approches existantes.

Nous souhaitons vous donner ici un aperçu de toutes nos activités en laboratoire et en usine et du futur impact de la nouvelle technologie solaire sur un marché énergétique de mille milliards de dollars. (Consultez les mises à jour de cette page et/ou inscrivez-vous à notre blog d’actualités.)

Au cœur de Nanosolar

Impression de cellules solaires

La quête du Graal (coût et rendement du capital de l’énergie solaire) a longtemps consisté à trouver un moyen de déposer une couche mince semi-conductrice (100 fois plus fine qu’une tranche de silicium) à l’aide d’un processus d’impression (100 fois plus rapide qu’un dépôt traditionnel sous vide poussé), pour créer une cellule solaire résistante et dotée d’un bon rendement.

Notre équipe y est parvenue en exploitant les dernières avancées des nanosciences et en créant de nouvelles nanoparticules, incluses dans notre encre (formule brevetée).

Résultat : nous pouvons désormais appliquer des outils de l’industrie graphique à la production à très grande vitesse de films photovoltaïques, conciliant ainsi l’aspect économique de l’imprimerie à la fabrication de semi-conducteurs.

Assemblage des panneaux

Les innovations apportées aux procédés et à l’outillage portent sur presque toutes les étapes de la production de cellules et de panneaux solaires, jusqu’à un assemblage nettement plus rapide des panneaux.

Grâce aux dernières innovations en matière de robotique, principalement issues de l’industrie automobile, et à la réinvention des outils de laminage, notre flux de production dans l’assemblage de cellules en panneaux est très rapide et d’un niveau supérieur de qualité.

Notre usine d’assemblage automatisée de panneaux fonctionne à la cadence inégalée d’un panneau solaire toutes les 10 secondes (640 MW par an) et sur une seule chaîne de fabrication.

Une plateforme technologique complète

La plateforme technologique de cellule que nous avons développée consiste, en termes techniques, en un semi-conducteur CIGS imprimé sur une feuille métallique conductrice, avec contact sur la face arrière via un procédé MWT (Metal-Wrap-Through). Dans tous les cas, le procédé utilisé est celui du dépôt de matériau, développé pour un traitement en continu dans une structure de fabrication à rouleau. Au vu des opportunités que nous entrevoyons pour les cellules solaires, nous n’en sommes qu’au début des possibilités offertes par cette plateforme technologique. (Rejoignez notre équipe si cela vous intéresse de participer à nos travaux de recherche.)

Nos cellules solaires sont légères, souples, faciles à relier et à ajuster en taille, et capables de supporter un courant de 25 A par cellule (c.à.d. une intensité jusqu’à 25 fois supérieure à celle des autres technologies de film mince actuellement disponibles). Autant de particularités qui font que nos produits présentent des avantages uniques et fournissent une valeur propre à chacune des applications de nos clients.

Toutes les tailles de cellule sont possibles ; les cotes 165 x 135 mm sont standard (taille optimisée pour l’installation des systèmes).

La séparation des unités de production de cellules de celles des panneaux nous permet d’innover individuellement pour chacune d’entre elles. Ceci nous permet de répondre rapidement aux nouvelles exigences des marchés et de présenter de nouveaux articles sans rendre obsolète l’investissement considérable requis par la production de cellules.

Les étapes du procédé de production Nanosolar

Chaque étape de fabrication de cellules et de panneaux solaires a été pensée pour optimiser la rentabilité et le flux de production :

1. Nanoparticules semi-conductrices. L’épaisseur du film étant de l’ordre du micron, les nanoparticules qui le composent sont encore plus petites. Les nanoparticules à droite sont de 20 nm, c.à.d. un diamètre de 200 atomes. Nous avons breveté des techniques de fabrication de ces nanoparticules ainsi que les formules permettant de les déposer en couches minces et de produire les meilleures cellules solaires. 2. Encre à nanoparticules. L’encre que nous avons développée est basée sur un procédé chimique breveté permettant de créer une dispersion stable de nanoparticules qui peut ensuite être deposée en couches minces de haute qualité.
3. Feuille imprimée. L’encre à nanoparticules est appliquée sur une feuille métallique en alliage breveté, utilisant les techniques d’application/impression à rendement élevé et fonctionnant sous atmosphère normale. 4. Formation des cellules. La cellule est achevée par l’ajout de grilles et d’un contact arrière pour un transport efficace du courant, avec un minimum d’affaiblissement optique et de pertes par effet Joule. La feuille photovoltaïque est ensuite découpée en cellules, à la taille désirée. Les cellules sont ensuite testées individuellement et triées selon leurs performances électriques.
5. Assemblage des panneaux. Les cellules sont assemblées en circuits et laminées en panneaux. L’utilisation de cellules appariées permet de réduire à moins de 0,1 % les pertes par disparité dans un panneau, améliorant ainsi son fonctionnement et sa fiabilité. Notre usine d’assemblage de panneaux solaires est automatisée pour produire un panneau solaire toutes les dix secondes sur une seule chaîne de production.

Le procédé est, bien sûr, bien plus complexe que cela ! Notre cellule solaire comprend de fait plus de quinze couches de matériaux/composants dont plusieurs sont de l’épaisseur de quelques centaines d’atomes seulement.

Rendement moyen à très bas coût + Conception intelligente = Valeur ajoutée optimale pour le client

En offrant des cellules solaires à rendement moyen à très bas coût, nous atteignons notre double objectif de rentabilité et de prix de vente accessibles pour nos cellules et panneaux solaires. La différence entre une conversion énergétique de 15 % ou de 20 % ne représente même pas un facteur 2, tandis que la différence entre un coût au mètre carré de 15 € ou de 150 € représente un facteur 10. C’est comme comparer la construction d’une Toyota à celle d’une Ferrari.

Ceci dit, même si nous avons toujours ciblé un coût très bas, notre approche s’avère efficace en termes de rendements, supérieurs même aux prévisions de nos propres chercheurs il y a peu. Le rendement des cellules solaires, qui peut atteindre 16,4 %, a été vérifié de façon indépendante par NREL (National Renewable Energy Laboratory). Notre première génération de produits est capable de fournir des panneaux atteignant un rendement de 11 %. Afficher les graphiques techniques et la certification par NREL pour plus de détails. La conception intelligente de nos produits permet de ne pas pénaliser nos clients s’ils choisissent des panneaux a rendement moyen pour leur système. La croyance populaire dans le domaine de l’énergie solaire veut qu’un rendement relativement bas aboutisse à un coût relativement élevé pour le BOS (Balance-Of-System : matériels annexes au panneau) et son installation. Mais ceci ne tient pas compte de l’influence d’une conception poussée, fondée sur une connaissance approfondie des coûts des différents composants et d’une installation optimisée. La conception de produits intelligents peut totalement éliminer tout surcoût lié au BOS.

Livres blancs et fiches techniques

	Ultra-Low Cost Solar Cells: An Overview of Nanosolar's Cell Technology Platform (fichier pdf) Livre blanc Nanosolar, septembre 2009
	The Nanosolar Utility Panel™: An Overview of the Technology (fichier pdf) Livre blanc Nanosolar, septembre 2009
	Data Sheet, Nanosolar Utility Panel™ (fichier pdf)

Publications techniques et industrielles

Nanotechnology to the rescue of capital efficiency (fichier pdf), Perspective in Photon Magazine

High-performance thin-film photovoltaics using low-cost processing (fichier pdf), Conférence internationale PVSEC 2005

Nos usines

Notre unité de fabrication de cellules à San José, Californie :

Outil de traitement thermique rapide dans l’usine de fabrication de cellules Nanosolar :

Notre usine européenne d’assemblage de panneaux près de Berlin, Allemagne :

Brevets

Nous possédons plus de 300 brevets émis, exploités ou en attente, portant sur tous les aspects clés de notre technologie, notamment une série de brevets fondamentaux, ainsi que les premiers brevets déposés sur l’impression de couches minces de CIGS. Mais la grande majorité de nos droits de propriété intellectuelle sont encore détenus sous forme de secrets de fabrication, scientifiques et techniques.

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