Doubler l'énergie tirée de la lumière

Offert par Les Affaires


Édition du 11 Mars 2017

Doubler l'énergie tirée de la lumière

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Édition du 11 Mars 2017

Les cellules photovoltaïques mises au point par Simon Fafard sont ultra-performantes.

Doubler l'efficacité d'une technologie névralgique, ça n'arrive pas tous les jours. C'est le tour de force que Simon Fafard a réussi. Les cellules photovoltaïques qu'il a mises au point affichent une efficacité de transformation lumière-électricité de l'ordre de 65 à 70 %. Son avancée est plus spectaculaire encore : ses cellules produisent 10 fois plus de puissance que les meilleures technologies existantes. Puis, gain additionnel, le voltage généré peut être ajusté avec une grande précision.


En mars 2016, le MIT Technology Review annonçait en grande première la mise en marché par First Solar de cellules photovoltaïques ayant un taux d'efficacité de 22,1 %. Puis, en mai 2016, Science Alert annonçait la mise au point par des ingénieurs de l'Université de New South Wales d'une cellule affichant un taux d'efficacité de 34,5 %.


Sans tambour ni trompette, la cellule inventée en 2013 par Simon Fafard et son équipe de la Faculté de génie de l'Université de Sherbrooke relègue déjà les avancées américaines et australiennes aux archives. La même année, M. Fafard fondait Azastra Opto dans la région d'Ottawa pour commercialiser son innovation.


Truc simple


Les avancées américaines et australiennes ont été appliquées au domaine de l'énergie solaire, un secteur auquel M. Fafard ne s'est pas intéressé jusqu'ici. «La plupart des panneaux sont fabriqués en Chine, ce qui veut dire qu'on ne peut pas obtenir beaucoup de marge. On a visé des marchés plus rentables, notamment l'électronique de puissance.»


L'innovation de Simon Fafard tient à un truc tellement simple que personne n'y avait pensé : l'ingénieur a disposé les cellules en minces couches superposées, ses designs pouvant atteindre jusqu'à 20 couches. Truc simple, mais pas évident au départ. «Toutes ces couches, il fallait les interconnecter, mais toujours en assurant une très bonne conduction électrique», explique-t-il. De plus, la superposition de couches risquait de dégrader l'impulsion lumineuse dans le matériau. Heureuse issue : ces obstacles se sont avérés relativement faciles à surmonter.


Contrairement à ce qu'on pense, la transformation des ondes lumineuses en électricité ne se confine pas à l'énergie solaire. De vastes secteurs existent déjà et vont gagner en importance, notamment dans les véhicules électriques et dans l'instrumentation biomédicale.


Faire d'une perte un gain


En effet, pour canaliser la transmission électrique d'une batterie vers les moteurs-roues, les véhicules électriques ont besoin de dispositifs d'électronique de contrôle. Ces derniers sont très vulnérables aux interférences électromagnétiques produites par les moteurs, ce qui leur ôte une part substantielle de leur énergie.


La technologie d'Azastra est assez puissante pour maîtriser le flux électrique de la batterie. Filtrée à travers une optoélectronique de contrôle, une onde laser est reconvertie en électricité par les dispositifs photovoltaïques, et la puissance est ainsi acheminée vers les moteurs. Il y a perte d'énergie, certes, «mais elle est moins coûteuse que les interférences électromagnétiques», note M. Fafard. Grâce à cette protection des interférences électromagnétiques, les économies d'énergie réalisées permettront aux véhicules d'accroître leur rayon d'autonomie.


Azastra travaille actuellement au développement d'un système d'optoélectronique de contrôle avec un important manufacturier automobile. Lequel ? Une entente de confidentialité interdit à M. Fafard de le préciser. Toutefois, on peut noter qu'Azastra a récemment présenté des travaux avec des ingénieurs du Toyota Technical Center à la conférence photonique internationale de Photonics West.


Autre avantage majeur des dispositifs d'Azastra : le voltage produit est directement proportionnel au nombre de couches, chacune produisant un volt. Ainsi, dans l'automobile électrique, puisque le voltage des batteries est de 12 volts, le dispositif implanté présente 12 couches.


Cette stabilité des dispositifs s'avère un atout dans le secteur biomédical pour la neurostimulation. «On veut un voltage très précis et on ne désire pas que ça dérape», dit M. Fafard.


Azastra fait face à un problème malencontreux, rançon de son avancée remarquable. «Pour absorber notre technologie, nos clients doivent faire une réingénierie de leurs solutions. Par exemple, pour l'auto électrique, ils doivent revoir la carte optoélectronique, qui n'est pas conçue pour traiter autant de puissance.»


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