Nouvelle technologie de revêtement pour le verre solaire

L'entreprise Exxosqel, filiale d'Exxergy, a mis au point une nouvelle technologie de revêtement destinée à améliorer la résistance mécanique du verre solaire. Cette technologie a été développée en collaboration avec l'Institut Fraunhofer de recherche sur les silicates (Fraunhofer ISC), et les premiers essais laissent penser qu'elle pourrait réduire le poids du verre de 40 % au maximum, sans nuire à sa solidité.

Réduction du poids des modules solaires

Actuellement, le verre représente entre 70 % et 80 % du poids total d'un module photovoltaïque, qui pèse généralement entre 11 et 13 kg par mètre carré. Certains modèles plus lourds peuvent atteindre environ 16 kg par mètre carré. Réduire l'épaisseur du verre pourrait diminuer l'utilisation de matières premières, la consommation d'énergie et les émissions, tout en facilitant le transport et l'installation.

S'attaquer aux microfissures du verre

Cette technologie vise un problème majeur du verre plat : les microfissures qui se forment pendant la fabrication et la manipulation. Plutôt que de simplement recouvrir les défauts de surface, le revêtement est conçu pour pénétrer ces fissures et modifier leurs propriétés mécaniques, rendant le verre plus résistant à la casse.

Fonctionnement du revêtement

Le procédé repose sur un matériau composite multicomposant qui forme un réseau tridimensionnel. Une fois appliqué, le revêtement crée des liaisons covalentes à l'intérieur des microfissures, au niveau moléculaire. Cela ralentit la propagation des fissures et augmente l'énergie nécessaire pour briser le verre.

Les résultats des essais montrent de fortes améliorations

Des tests en laboratoire ont montré des progrès significatifs en matière de résistance mécanique. Après ajustement du matériau et du procédé d'application, des échantillons de verre de 2 mm d'épaisseur ont présenté une résistance quatre fois supérieure à celle d'un échantillon de référence non trempé. Pour les échantillons de 1 mm, la résistance était sept fois plus élevée.

Les limites des méthodes classiques

La trempe thermique est une méthode courante pour renforcer le verre, mais elle perd en efficacité à mesure que le verre s'amincit. Une épaisseur standard de 3,2 mm est courante dans les modules photovoltaïques, mais il est difficile d'obtenir une résistance suffisante avec du verre de 2 mm ou moins au moyen des techniques traditionnelles.

Autres méthodes de renforcement

Le renforcement chimique par échange d'ions constitue une autre option ; il consiste à remplacer les ions sodium à la surface du verre par des ions potassium afin de créer une contrainte de compression. Bien que cette méthode fonctionne sur le verre mince et provoque moins de distorsions optiques que la trempe thermique, elle est plus complexe et plus gourmande en énergie. La technologie d'Exxergy, elle, s'attaque directement aux défauts microscopiques.

Changer d'échelle

Le principal défi consiste désormais à adapter la technologie à un usage industriel. Jusqu'à présent, le développement s'est concentré sur de petits échantillons de verre. La prochaine étape consistera à tester des formats plus grands avant de passer à des modules photovoltaïques commerciaux de taille standard.

Collaboration et prochaines étapes

Exxergy et le Fraunhofer ISC travaillent à renforcer leurs capacités de synthèse des matériaux, à améliorer l'application du revêtement et à automatiser le procédé afin de l'intégrer aux lignes de production existantes. Le Fraunhofer ISC apporte son expertise en synthèse de matériaux et en technologies de revêtement, avec des capacités pouvant atteindre 100 litres de volume.

Maturité technologique actuelle

Selon Exxergy, la technologie a atteint le niveau de maturité technologique 6 (TRL 6). L'entreprise a produit des prototypes standardisés dans des conditions proches de l'usage réel, et des essais de résistance à la charge sont en cours. Le prochain objectif est d'atteindre le TRL 7 en validant le revêtement dans un environnement opérationnel.