Une invention innovante, bien que simple, développée à Hong Kong permet de prolonger la durée de vie des panneaux solaires : il s’agit d’un revêtement en hydrogel.
Cette nouveauté a réussi à augmenter l’efficacité énergétique de 13 % et à réduire la température jusqu’à 16 °C.
Des chercheurs de l’Université Polytechnique de Hong Kong ont créé cette solution économique qui combat les points chauds, l’un des problèmes les plus persistants dans les installations photovoltaïques urbaines.
La technologie, dirigée par le professeur Yan Jerry et le chercheur Liu Junwei, repose sur un principe simple.
Étant donné que l’hydrogel retient l’eau dans sa structure et la libère ensuite progressivement par évaporation, ce processus absorbe la chaleur des panneaux solaires.
Ainsi, il leur permet de réduire la température dans les zones les plus touchées par le rayonnement ou l’ombre irrégulière.
Moins de chaleur, plus d’énergie : la clé de l’hydrogel dans les panneaux solaires
L’hydrogel pour panneaux solaires fonctionne comme un système de refroidissement passif qui ne nécessite pas de redessiner les circuits ni de modifier la structure du module.
Il s’applique directement sur les panneaux déjà installés et agit en évacuant la chaleur par évaporation de l’eau contenue.
Lors d’essais contrôlés, les chercheurs ont observé des baisses allant jusqu’à 16 °C dans les points chauds, accompagnées d’une augmentation de puissance allant jusqu’à 13 %.
Ainsi, cette amélioration augmente non seulement la production énergétique immédiate, mais réduit également le stress thermique sur les cellules photovoltaïques.
Cela permet aux panneaux solaires recouverts d’hydrogel de durer plus longtemps, avec un rendement proche de leur capacité d’origine et moins de modules qui finissent en recyclage prématuré.
Ainsi, l’effet cumulatif protège l’investissement et améliore le bilan énergétique annuel.
L’impact de cette innovation dans les villes denses
Les systèmes solaires intégrés dans les bâtiments (BIPV) rencontrent des défis particuliers dans les environnements urbains : ombres partielles, poussière, façades qui réfléchissent la chaleur et toits exposés à des températures élevées.
Tout cela génère des points chauds qui tirent le reste du système vers le bas.
Selon les estimations de l’équipe de PolyU, ce revêtement en hydrogel pourrait augmenter la production annuelle d’environ 6,5 % à Hong Kong et 7,0 % à Singapour.
Les périodes d’amortissement se situent entre 3 et 5 ans, selon le prix local de l’électricité.
La technologie de l’hydrogel s’adapte particulièrement bien aux panneaux solaires installés sur les toits et façades de villes comme Hong Kong ou Singapour.
Là-bas, chaque point de pourcentage d’efficacité impacte directement les stratégies de décarbonisation.
Les clés des panneaux d’hydrogel pour panneaux solaires : matériaux durables et faible entretien
L’une des avancées clés du projet a été de résoudre la tendance des hydrogels conventionnels à se fissurer ou à rétrécir avec le temps.
Pour cela, l’équipe a combiné un polymère naturel (hydroxyéthylcellulose) avec une structure fibreuse connue sous le nom de leafy cotton thread.
Le résultat est un matériau qui conserve mieux son volume et son intégrité après des mois d’exposition au soleil, au vent et à la pluie.
De cette manière, alors que certains hydrogels traditionnels perdent presque la moitié de leur volume, ce nouveau revêtement limite cette contraction de manière significative.
Principaux avantages de l’hydrogel :
- Réduction de la température jusqu’à 16 °C
- Augmentation de l’efficacité de 13 %
- Compatible avec les panneaux déjà installés
- Faible coût de mise en œuvre
- Durabilité accrue du système photovoltaïque
Il convient de noter que les hot spots ne réduisent pas seulement l’efficacité. Des études antérieures sur des millions de modules photovoltaïques ont montré qu’une part significative présentait des défauts thermiques avec des augmentations de température supérieures à 21 °C.
Cette chaleur supplémentaire accélère la dégradation des matériaux internes et peut générer des risques d’incendie.
Dans les bâtiments publics, les écoles ou les centres de santé, une augmentation de 5 % ou 7 % de la production annuelle peut libérer des ressources pour d’autres services.
Dans les habitations, cela fait la différence entre couvrir seulement une partie de la consommation ou s’approcher de l’autoconsommation totale.
L’intégration de ces hydrogels avec de nouvelles générations de panneaux photovoltaïques, comme ceux basés sur les pérovskites, pourrait résoudre l’un de leurs grands défis : la sensibilité à la chaleur et à l’humidité.
