Photovoltaïque intégré : le projet européen Seamless-PV teste au CEA une machine de pré-laminage flexible

Le projet européen Seamless-PV veut rendre le photovoltaïque intégré (IPV) fabricable en série : avec Mondragon Assembly, le CEA a mis au point une machine de pré-laminage en ligne qui découpe la fabrication des modules sur mesure en deux temps. Cette étape intermédiaire doit permettre d’intégrer des cellules solaires dans des bâtiments, des véhicules électriques, des murs antibruit ou des équipements agricoles sans repartir de zéro à chaque produit.

Pourquoi le photovoltaïque intégré peine à s’industrialiser

Un panneau standard sort d’une ligne qui produit des milliers d’exemplaires identiques. Un module destiné à une façade, à un toit de véhicule ou à un écran acoustique, lui, doit épouser une forme, une taille et un support propres à chaque projet. Ce besoin de personnalisation rend la production en série difficile et pèse sur le coût, l’un des freins connus de ces solutions face aux installations classiques dont vous pouvez estimer la rentabilité plus facilement.

Le consortium Seamless-PV part donc des contraintes réelles des usines et des attentes du marché. Ses travaux portent à la fois sur le laminage verre-verre et sur des technologies plus légères, à base de composites et de polymères.

Le pré-laminage : fabriquer en deux étapes

L’idée centrale consiste à ne plus tout assembler d’un seul coup.

Première étape : un composant intermédiaire

La machine produit des pré-laminés, c’est-à-dire des chaînes de cellules déjà encapsulées. Ces pièces ne sont pas encore des modules : elles servent de briques standardisées.

Seconde étape : l’intégration sur le support

Ces briques peuvent ensuite être laminées de manière définitive sur des supports et des formes très variés. Le découpage du procédé donne de la souplesse à la production de modules pensés pour l’environnement bâti ou pour d’autres usages.

Une machine inspirée de l’industrie des polymères

Selon ses concepteurs, ce prototype est une première pour la fabrication de systèmes photovoltaïques flexibles. Il reprend le principe du « roll-to-roll », le traitement en continu par rouleaux courant dans la plasturgie, mais l’adapte à des matériaux plus épais comme les cellules en silicium cristallin.

• Mouvement inversé : c’est le rouleau qui avance, tandis que l’empilement de cellules ne bouge pas, ce qui préserve sa stabilité.
• Format : la machine accepte des chaînes de cellules de plus d’un mètre, associées à différents films d’encapsulation.
• Chauffe : trois sources de chaleur, par rayonnement ou par conduction, se règlent séparément.
• Pilotage : un écran tactile permet d’enregistrer des « recettes » qui fixent la course du rouleau, sa vitesse, la pression et le chauffage.
• Sécurité : même à commande manuelle, l’outil intègre plusieurs protections et respecte les exigences du marquage CE, établi par auto-évaluation, pour un usage par du personnel qualifié.

De l’atelier espagnol au laboratoire du CEA

La machine a été conçue, montée et raccordée à l’électricité et à l’air comprimé dans l’atelier MASS, en Espagne. Une première série de tests y a confirmé qu’elle disposait d’assez de puissance et de précision de réglage pour sortir ses premiers pré-laminés.

Elle a ensuite rejoint un laboratoire de R&D du CEA. Les équipes y ont mis au point le procédé, en mesurant l’effet des températures fixées pour chacune des trois sources de chaleur, puis ont comparé plusieurs matériaux d’encapsulation. Après plusieurs dizaines d’échantillons, un mode opératoire a été fixé pour les premiers matériaux : le CEA dispose désormais d’un équipement réservé aux modules photovoltaïques flexibles.

Priorité à la maîtrise du procédé

Le logiciel et la conception de la machine la rendent compatible avec une ligne industrielle d’interconnexion de cellules fournie par Mondragon Assembly. Pour l’instant, le chargement et le déchargement se font pourtant à la main : à ce stade de prototype, l’objectif est de comprendre le procédé, pas d’accélérer les cadences.

Les pré-laminés ont été intégrés dans des modules complets, en verre/verre ou en verre/feuille arrière (backsheet), qui ont réussi des essais de vieillissement conformes aux normes CEI. Pour un particulier, ces produits intégrés posent aussi des questions d’urbanisme : nos démarches administratives pour les panneaux solaires en font le tour.

Questions fréquentes

Qu’est-ce que le photovoltaïque intégré (IPV) ?

Le photovoltaïque intégré désigne des modules solaires qui font partie d’un objet ou d’un ouvrage (façade, toiture, véhicule, mur antibruit, équipement agricole) au lieu d’être simplement posés dessus. Ils doivent souvent être fabriqués sur mesure.

À quoi sert le pré-laminage dans la fabrication de modules solaires ?

Le pré-laminage produit des chaînes de cellules déjà encapsulées, qui servent de composants intermédiaires. Elles peuvent ensuite être laminées sur des supports de formes différentes, ce qui rend la fabrication de modules personnalisés plus souple.

Où se trouve la machine de pré-laminage de Seamless-PV ?

Montée et testée dans l’atelier MASS en Espagne, la machine est désormais installée dans un laboratoire de R&D du CEA, en France, où le procédé a été défini et optimisé.

Les modules obtenus sont-ils fiables ?

Les modules finis intégrant ces pré-laminés, en verre/verre ou en verre/feuille arrière, ont réussi des essais de vieillissement menés selon les normes CEI. La machine reste toutefois un prototype à chargement manuel.