INNOVATION. Thales Alenia Space et le CEA-Liten annoncent avoir validé mécaniquement les premiers modules photovoltaïques qui serviront au projet Stratobus, un dirigeable évoluant à 20 km d'altitude et destiné à l'observation et aux télécommunications. Ces capteurs souples sont à la fois légers, flexibles et performants.
Et si l'avenir du photovoltaïque se jouait aux frontières de l'atmosphère ? Afin d'alimenter en énergie le futur dirigeable Stratobus, qui évoluera comme les ballons sondes à une altitude de 20 km (soit deux fois plus haut que les avions de ligne), le Laboratoire d'innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux du CEA (Liten) et Thales Alenia Space cherchent à mettre au point des capteurs solaires ultraperformants. Ils doivent à la fois être d'une très grande taille (plus de 4 m² par module), flexibles afin de s'adapter à l'enveloppe du dirigeable, très légers (moins de 800 grammes/m²) tout en offrant une puissance supérieure à 200 W/m² et un rendement de 24 % !
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Malgré toutes ces contraintes, les deux partenaires annoncent avoir réussi les premiers essais de validation mécanique statique, en démontrant la bonne stabilité des matériaux d'encapsulation soumis à des rayonnements UV et un environnement riche en ozone. Ils ont également observé de faibles pertes de puissance relatives après les cycles thermiques. Pour comparaison, les panneaux photovoltaïques classiques pèsent environ 12 kg/m² et mesurent en moyenne 1,6 m² de surface. Leur poids provient majoritairement du verre et de l'aluminium de leur cadre. "Les développements ont permis de supprimer le cadre du module, utiliser des matériaux à la fois minces, légers et robustes pour réduire la masse sans dégrader les performances électriques, intégrer des composants électroniques pour assurer une protection électrique et thermique, et enfin intégrer des éléments de fixation pour l'accroche du module sur l'enveloppe du ballon stratosphérique", annonce le CEA. Effectivement, les modules ne présentent plus qu'une épaisseur de 0,5 mm contre 4,5 mm pour des capteurs standards.
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En tout, 1.000 m² de ces cellules photovoltaïques doivent être déployés sur un quart de l'enveloppe du dirigeable, afin de fournir l'électricité nécessaire à sa mission, et notamment permettre à l'aéronef de pouvoir lutter contre les vents puissants qui soufflent en altitude en alimentant quatre moteurs électriques (plus un système de stockage). Les retombées du programme pourraient être utiles au monde de la construction. En effet, l'obtention de modules à la fois légers, résistants et souples, pourrait permettre de déployer aisément des centrales solaires sur des toitures et structures sans besoin de les renforcer afin de supporter le poids de panneaux classiques. Depuis que le CEA-Liten a rejoint le projet Stratobus en 2016, de nombreux prototypes ultralégers ont déjà été réalisés mais leur taille n'excédait jamais les 0,6 m². Le premier vol du prototype est attendu pour 2022. Le dirigeable devra résister aux conditions extrêmes pendant des missions de 5 années.
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