Voir le solaire sous un autre angle : les cellules solaires sphériques japonaises remettent en question 140 ans de panneaux plats

Un siècle de conception revisité de fond en comble

Depuis plus de 140 ans, l'énergie solaire a gardé sensiblement la même apparence. Depuis que Charles Fritts a créé l'un des premiers panneaux solaires en 1883 sous la forme d'une plaque rigide, la technologie photovoltaïque se caractérise par des rectangles bleus plats installés sur les toits ou disposés dans de vastes champs. Cette conception est devenue si omniprésente que la plupart des gens ne se demandent jamais si les cellules solaires doivent nécessairement être plates. Au Japon, toutefois, les ingénieurs de Kyosemi Corporation ont décidé de remettre en question cette idée fondamentale et ont mis au point une gamme révolutionnaire de minuscules cellules solaires sphériques appelées Sphelar, susceptibles de transformer notre façon d'exploiter l'énergie solaire.

La conception classique des panneaux plats fonctionne bien dans des conditions idéales, lorsque la lumière du soleil frappe directement leur surface selon un angle parfait de 90 degrés. Dans la réalité, cependant, les conditions sont rarement idéales. Le soleil se déplace dans le ciel au fil de la journée et change d'angle selon les saisons. Les nuages diffusent la lumière. Les bâtiments, les arbres et d'autres obstacles projettent des ombres. Les panneaux plats perdent beaucoup en efficacité lorsque la lumière les frappe de biais et deviennent pratiquement inutiles lorsqu'ils sont à l'ombre. Ces limites restreignent les lieux et les façons dont l'énergie solaire peut être exploitée efficacement.

L'équipe japonaise à l'origine de Sphelar a compris que la lumière naturelle n'arrive pas de façon uniforme et directe. Elle provient de différents angles au fil de la journée et des saisons. Elle arrive sous forme de rayons directs, mais aussi de lumière réfléchie par l'eau, le verre et d'autres surfaces, ainsi que de lumière diffuse dispersée par les nuages et les particules atmosphériques. Une cellule solaire sphérique, ont-ils estimé, serait mieux à même de capter ce champ lumineux multidimensionnel et pourrait produire de l'électricité de manière plus régulière au cours de la journée, même lorsque les conditions météorologiques sont loin d'être idéales.

Cette intuition a donné naissance à Sphelar, marque déposée désignant la première cellule solaire sphérique au monde développée à des fins commerciales. D'un diamètre de seulement 1 à 2 millimètres, ces minuscules billes de silicium incarnent une refonte fondamentale de la technologie photovoltaïque. Au lieu de chercher à faire frapper la lumière sur une surface plate selon le bon angle, les cellules Sphelar acceptent la lumière venant de toutes les directions et constituent ainsi un système tridimensionnel de captation lumineuse, qui fonctionne davantage comme les organismes vivants captent l'énergie de leur environnement.

Le déclic : pourquoi le solaire devrait-il être plat ?

L'histoire de Sphelar commence par une question simple, mais profonde, posée par Shuji Nakata, ingénieur en chef et fondateur de Kyosemi Corporation. Des années après la création de Kyosemi, Nakata s'est demandé comment rendre les cellules photovoltaïques plus efficaces. Fort de son expérience antérieure dans le développement de panneaux solaires, en tant que membre d'un projet chez Mitsubishi Electric, il s'est demandé pourquoi les panneaux solaires devaient être plats alors que le soleil est constamment en mouvement.

En laboratoire, les sources lumineuses sont généralement fixes et prévisibles. Dans la réalité, en revanche, la lumière du soleil arrive constamment sous des angles différents. Nakata a observé qu'il n'y avait pas seulement une lumière directe, mais aussi une lumière ambiante réfléchie et diffuse que les panneaux plats classiques ne parviennent généralement pas à capter. Cette constatation l'a amené à se poser la question fondamentale suivante : si la surface d'une cellule photovoltaïque était sphérique, serait-ce le moyen le plus efficace de capter la lumière du soleil ? Cette interrogation a été à l'origine de la microcellule solaire sphérique de Kyosemi.

M. Josuke Nakata, fondateur et président de Sphelar Power Corporation, a expliqué la mission de l'entreprise dans une déclaration officielle :

Sphelar, les cellules solaires sphériques, est née de questions simples comme celle-ci. Dans la nature, la lumière ne tombe pas de manière uniforme. La position du soleil change constamment. Une partie de la lumière du soleil est diffusée par les nuages, tandis qu'une autre est réfléchie par le verre et l'eau.

Le moment choisi pour cette découverte s'est avéré propice. À la fin des années 1980, Kyosemi prévoyait de construire de nouvelles usines à Hokkaido et d'accroître sa capacité de production. Kamisunagawa a été retenue comme site final. Dans cette ancienne ville minière, l'exploitation du charbon avait cessé en raison de la hausse des importations, et la population cherchait activement de nouvelles industries pour remplacer les emplois perdus. Cette transition économique a notamment abouti à la création du JAMIC, le Japan Microgravity Center, qui a transformé une galerie minière abandonnée en site de recherche scientifique. En 1988, l'année même où Kyosemi a commencé ses activités dans sa nouvelle usine d'Hokkaido, M. Nakata a eu une nouvelle idée : les capacités uniques du JAMIC pourraient-elles contribuer à concrétiser sa vision de cellules solaires sphériques ?

La fabrication en microgravité

La création de cristaux de silicium parfaitement sphériques posait d'importants défis techniques. Sur Terre, la tension superficielle et la gravité donnent au silicium en fusion des formes irrégulières en refroidissant et en se solidifiant. Pour obtenir les sphères presque parfaites nécessaires à la fabrication de cellules solaires efficaces, Kyosemi s'est tournée vers le JAMIC et son remarquable puits de chute. Ce tunnel vertical s'enfonce à 710 mètres sous terre et comprend un puits de chute de 490 mètres qui permet de réaliser des expériences en microgravité.

Le processus de fabrication consiste à placer du silicium dans une capsule à vide, puis à la laisser tomber dans le puits. Pendant la chute libre, l'intérieur de la capsule se trouve en état de microgravité, ce qui permet au silicium en fusion de prendre une forme parfaitement sphérique sous le seul effet de la tension superficielle, sans les déformations dues à la gravité. L'équipe de Kyosemi a mené de nombreuses expériences, en plaçant des morceaux de silicium dans des capsules pour tenter de les faire fondre et cristalliser pendant la brève période de chute libre. À force d'essais, elle a fini par réussir à créer les grains sphériques souhaités.

Selon des articles de Phys.org, cette méthode de fabrication innovante présente des avantages considérables, au-delà de l'obtention de la forme voulue. La fabrication des cellules Sphelar ne génère que peu, voire pas du tout, de déchets de silicium, matériau précieux et relativement rare dans la production de semi-conducteurs. La fabrication classique de cellules solaires plates consiste généralement à découper des tranches de silicium dans des lingots, ce qui produit une quantité importante de déchets lorsque les lingots cylindriques sont débités en tranches plates. Le procédé de cristallisation sphérique permet en pratique d'obtenir directement la forme finale à partir du matériau en fusion, sans découpe et avec une consommation de silicium réduite.

Phys.org a également rapporté que Kyosemi Corp. estimait que le coût de production des cellules Sphelar pourrait être réduit de moitié par rapport à celui des panneaux solaires plats classiques. Cet avantage découle de la réduction des pertes de matière et de processus de fabrication potentiellement plus simples. Les bénéfices environnementaux ne se limitent pas à une utilisation plus efficace des matériaux : le processus de production lui-même est présenté comme plus respectueux de l'environnement que la fabrication photovoltaïque traditionnelle.

Comment les cellules sphériques captent la lumière

L'avantage fondamental des cellules Sphelar tient à leur géométrie. Une sphère présente la même surface à la lumière, quelle que soit sa direction. Contrairement aux panneaux plats, qui doivent être orientés vers le soleil et perdent en efficacité lorsque la lumière arrive de biais, les cellules Sphelar conservent leur capacité à capter la lumière quel que soit son angle d'incidence. Elles peuvent ainsi capter la lumière directe du soleil tout au long de la journée, sans système de suivi mécanique, à mesure que le soleil traverse le ciel.

Plus important encore, leur forme sphérique permet de capter efficacement les sources de lumière indirecte. La lumière réfléchie par les bâtiments, l'eau ou d'autres surfaces frappe les cellules Sphelar sous différents angles, mais rencontre toujours une surface adaptée à son absorption. La lumière diffuse des journées nuageuses, qui fait généralement chuter le rendement des panneaux plats, est elle aussi captée efficacement, car la forme sphérique reçoit la lumière de toutes les directions. Cette caractéristique pourrait rendre les cellules Sphelar plus fiables par temps variable et dans les régions où le ciel est souvent couvert.

Cette technologie repose sur la création d'une jonction P-N dans chaque sphère de silicium, comme dans les cellules solaires traditionnelles, mais sur une surface courbe. L'équipe de Kyosemi a mis à profit le savoir-faire acquis dans la fabrication de puces optoélectroniques pour former ces jonctions sur des surfaces sphériques, un défi technique qui a d'abord nécessité d'importantes innovations. Une fois reliées entre elles, ces sphères microscopiques produisent un courant électrique qui peut être récupéré pour alimenter des appareils ou des réseaux électriques.

Pour les utilisateurs, cela signifie que les appareils ou les structures intégrant des cellules Sphelar n'ont pas besoin d'être soigneusement orientés vers le soleil. Un appareil alimenté par Sphelar peut être posé sur une surface horizontale ou inclinée, ou même déplacé, tout en continuant de capter efficacement la lumière disponible. Il n'est donc plus nécessaire d'utiliser des supports qui orientent les panneaux vers le soleil, et les possibilités d'installation ou d'utilisation des appareils solaires ne sont plus limitées de la même façon.

Du concept aux produits commercialisés

Plusieurs années de développement ont été nécessaires pour passer du concept au produit commercialisé. Après avoir réussi à créer les quatre premières cellules reliées en série, capables de produire de l'électricité lorsqu'elles étaient exposées à la lumière, l'équipe de recherche a intensifié ses efforts. En 1998, Kyosemi a créé son propre laboratoire de microgravité afin de poursuivre les travaux. En 2004, l'entreprise avait suffisamment avancé pour déposer une demande d'enregistrement de la marque « Sphelar », abréviation de « Spherical Solar », et a commencé à fournir des échantillons à des partenaires potentiels.

Au début, même les concepteurs peinaient à imaginer toutes les applications possibles de cette technologie inédite. Mais, en découvrant cette idée novatrice, les partenaires et les clients en ont proposé d'autres à leur tour. Cette démarche de développement collaboratif a permis de trouver des usages pratiques tirant parti des propriétés uniques des cellules solaires sphériques.

En 2012, Sphelar Power Corporation a été créée comme filiale issue de Kyosemi Corporation, avec pour mission de se consacrer spécifiquement au développement et à la commercialisation des cellules solaires sphériques. Ikuo Inagawa, directeur général et président de Sphelar Power Corporation, a présenté la vision de l'entreprise :

Sphelar Power Corporation a commercialisé la première cellule solaire sphérique de petit diamètre au monde, Sphelar, et propose des produits qui en tirent parti. Nous encourageons l'utilisation de Sphelar comme cellule solaire de proximité afin de contribuer à réduire les changements majeurs de l'environnement mondial et à atteindre les objectifs de développement durable (ODD). Nous œuvrons aussi à la diffusion de nos produits dérivés sous le slogan “Sphelar, toujours à vos côtés !”

Aujourd'hui, l'entreprise propose plusieurs gammes de produits qui illustrent la polyvalence de la technologie solaire sphérique. Ces applications montrent comment dépasser le cadre des panneaux plats permet de concevoir de nouvelles façons d'intégrer l'énergie solaire dans notre environnement bâti et notre quotidien.

L'intégration aux bâtiments et les surfaces transparentes

L'une des applications les plus prometteuses de la technologie Sphelar est le photovoltaïque intégré au bâti (BIPV). Les panneaux solaires traditionnels sont généralement installés sur les toits sous forme de systèmes séparés, visibles et parfois jugés peu esthétiques. Les cellules Sphelar, en revanche, peuvent être intégrées directement aux matériaux de construction, créant des surfaces qui produisent de l'électricité tout en conservant d'autres fonctions, comme la transparence, ou en respectant les choix architecturaux.

La gamme Sphelar BIPV comprend des blocs de verre qui renferment des modules Sphelar. Ces éléments de construction transparents peuvent être utilisés pour les murs, les fenêtres et d'autres éléments architecturaux : ils laissent passer la lumière tout en produisant de l'électricité. Selon la densité des cellules et les besoins de l'application, les installations Sphelar peuvent laisser passer de 50 % à 80 % de la lumière.

Cette capacité répond à une limite importante des panneaux solaires classiques en milieu urbain. Dans les villes densément peuplées, l'espace sur les toits est souvent restreint ou ombragé par les bâtiments voisins. Les panneaux traditionnels peuvent obstruer la vue ou ne pas satisfaire aux exigences de préservation du patrimoine. Les cellules Sphelar, en revanche, peuvent être intégrées aux façades, aux fenêtres et à d'autres surfaces verticales qui reçoivent de la lumière indirecte tout au long de la journée. Elles peuvent aussi être incorporées à des surfaces courbes et à des formes architecturales complexes, incompatibles ou peu pratiques avec des panneaux plats rigides.

L'entreprise a également mis au point les Sphelar Glass Blocks, de petits modules solaires compacts intégrés dans du verre transparent. Ils peuvent servir à la fois de matériaux de construction et de générateurs d'électricité, transformant potentiellement des fenêtres ordinaires, des puits de lumière ou des éléments décoratifs en surfaces productrices d'énergie. La possibilité de conserver la transparence tout en produisant de l'électricité ouvre la voie à des bâtiments à énergie positive, qui produisent autant d'électricité qu'ils en consomment sans compromettre leur esthétique architecturale.

La récupération d'énergie pour l'Internet des objets

À mesure que le monde se connecte davantage grâce à l'Internet des objets (IoT), alimenter de vastes réseaux de capteurs et de petits appareils représente un défi majeur. Remplacer les batteries dans des réseaux de capteurs répartis sur de grandes zones est peu pratique, et le coût du câblage peut être prohibitif. Les cellules Sphelar apportent une solution grâce à la récupération d'énergie, aussi appelée « energy scavenging », qui consiste pour les appareils à capter les petites quantités d'énergie ambiante présentes dans leur environnement.

La gamme Sphelar EIPV comprend des modules solaires compacts spécialement conçus pour les applications à faible consommation. Ils peuvent récupérer l'énergie de la lumière disponible pour alimenter des capteurs, des appareils sans fil connectés et d'autres petits équipements électroniques. Comme les cellules Sphelar captent la lumière de toutes les directions et fonctionnent bien avec la lumière diffuse, elles sont particulièrement adaptées aux environnements intérieurs ou urbains, où les cellules solaires classiques pourraient rencontrer des difficultés.

Ces modules de récupération d'énergie peuvent servir aux capteurs environnementaux, aux systèmes de gestion intelligente des bâtiments, au suivi agricole et à toute application nécessitant d'alimenter de petits appareils répartis sans remplacer leurs batteries ni les relier par des câbles. Comme elles ne doivent pas être orientées avec précision vers le soleil, ces cellules sont idéales pour des appareils susceptibles d'être installés dans différentes positions ou déplacés au cours de leur utilisation.

Leur petite taille, avec un diamètre de seulement 1 à 2 millimètres, permet d'intégrer les cellules Sphelar à des appareils très compacts, auxquels les cellules solaires classiques ne pourraient tout simplement pas convenir. Cette miniaturisation pourrait donner naissance à de nouvelles catégories d'appareils intelligents autonomes, des technologies portables aux capteurs environnementaux intégrés aux infrastructures.

Technologies portables et tissus solaires

L'application peut-être la plus futuriste de la technologie Sphelar concerne l'électronique portable et les textiles intelligents. L'entreprise a mis au point un fil photovoltaïque en forme de filament qui produit de l'électricité grâce à la lumière du soleil tout en conservant une grande souplesse. Ce fil permet de fabriquer des textiles producteurs d'électricité et de transformer ainsi des vêtements, des sacs ou d'autres articles en tissu en générateurs solaires.

Le fil photovoltaïque a été développé dans le cadre d'un projet de recherche conjoint entre l'industrie, les universités et les pouvoirs publics, auquel ont participé le ministère de l'Économie, du Commerce et de l'Industrie, Sphelar Power Co., Ltd. et le Fukui Prefectural Industrial Technology Center. Le produit Sphelar TEXTILE qui en résulte est décrit comme léger, fin, souple et extensible, et convient à l'alimentation des vêtements électroniques connectés.

Cette technologie répond à un défi fondamental de l'électronique portable : l'alimentation électrique. Les batteries alourdissent et encombrent les appareils portables, tandis que les recharger fréquemment réduit leur praticité. Les textiles intégrant des cellules solaires pourraient récupérer l'énergie de la lumière ambiante tout au long de la journée et alimenter en continu des capteurs, des appareils de communication ou des dispositifs de suivi de la santé, sans intervention de l'utilisateur ni poids supplémentaire important.

Les applications possibles ne se limitent pas aux vêtements : elles concernent également les tentes, les auvents, les voiles, les housses de véhicules et toute autre surface en tissu exposée à la lumière. Dans le domaine militaire, des uniformes pourraient alimenter des équipements de communication ou de navigation. Pour le grand public, des équipements de plein air pourraient fournir de l'énergie à des GPS, des balises de détresse ou des téléphones portables. La souplesse du matériau permet de l'intégrer aux vêtements sans nuire au confort ni aux mouvements, contrairement aux panneaux solaires rigides, peu adaptés aux vêtements.

Produits grand public et éclairage

Au-delà des applications industrielles spécialisées, Sphelar Power Corporation a développé des produits destinés au grand public, qui illustrent les avantages pratiques de la technologie solaire sphérique au quotidien. Ils montrent comment les propriétés uniques des cellules Sphelar permettent de concevoir des objets difficiles, voire impossibles à réaliser avec des panneaux solaires plats traditionnels.

La lampe de jardin Sphelar Garden Light est dotée d'un design élégant, d'une cellule solaire sphérique Sphelar installée sur le dessus et d'une lampe à LED. Pendant la journée, l'énergie solaire est stockée ; la nuit, elle alimente la LED, qui éclaire les jardins, les parcs et les chemins. Sa conception privilégie l'esthétique et vise à éclairer sans dénaturer le paysage. Facile à installer, elle ne nécessite ni facture d'électricité ni travaux de câblage, ce qui la rend adaptée aux endroits isolés ou dépourvus d'infrastructures électriques.

De même, le produit Sphelar Illumination comprend des modules Sphelar qui peuvent être suspendus aux arbres. Ils récupèrent l'électricité pendant la journée et allument des LED la nuit, tandis que le module Sphelar lui-même émet une douce lueur. Ce produit est conçu pour offrir un éclairage sûr et agréable sans endommager les arbres lors de l'installation ni altérer leur apparence naturelle. Comme la lampe de jardin, ces produits d'éclairage ne nécessitent aucun raccordement électrique ni coût énergétique récurrent.

Ces produits grand public illustrent les avantages pratiques de la captation omnidirectionnelle de la lumière propre à la technologie Sphelar. Les décorations de jardin et les lampes pour arbres peuvent être placées dans différentes positions, sans se soucier de leur exposition optimale au soleil. Elles peuvent être installées dans des zones partiellement ombragées, où les panneaux plats ne recevraient pas assez de lumière directe. Leur design compact et discret renforce leur attrait esthétique : les cellules sphériques peuvent être intégrées à des éléments décoratifs sans donner l'impression d'ajouts techniques.

Efficacité et performances

L'efficacité reste un indicateur essentiel pour évaluer toute technologie solaire. Selon TheFutureOfThings, Kyosemi a mis au point des panneaux solaires souples dont le rendement est supérieur de près de 20 % à celui de la plupart des cellules photovoltaïques commerciales actuellement disponibles. Cette amélioration notable découle de leur capacité à capter la lumière sous tous les angles et à exploiter aussi bien les sources lumineuses directes qu'indirectes.

Il convient toutefois de comparer les cellules Sphelar aux panneaux plats classiques avec prudence, car leurs performances ne sont pas évaluées selon les mêmes critères. Les panneaux plats sont généralement notés selon leur rendement maximal dans des conditions idéales de laboratoire, avec une lumière directe perpendiculaire à leur surface. À l'inverse, les cellules Sphelar maintiennent des performances plus constantes lorsque les conditions d'éclairage et les angles varient. Même si elles ne dépassent pas nécessairement les panneaux plats lors de tests de rendement maximal dans des conditions parfaites, leur production d'énergie totale sur une journée entière pourrait être supérieure dans des conditions réelles.

L'absence de systèmes de suivi constitue un autre avantage en matière d'efficacité. Les grandes installations solaires utilisent souvent des moteurs et des systèmes de suivi pour maintenir les panneaux plats orientés vers le soleil tout au long de la journée. Ces systèmes consomment de l'énergie, nécessitent un entretien et complexifient les installations. Grâce à leur géométrie, les cellules Sphelar offrent des avantages comparables, en captant la lumière de manière optimale de l'aube au crépuscule sans assistance mécanique. Ce fonctionnement passif accroît la fiabilité du système et réduit les besoins d'entretien.

Les performances en faible luminosité constituent un autre facteur de différenciation. Par temps nuageux, tôt le matin ou en fin d'après-midi, lorsque l'intensité lumineuse est faible, la production des panneaux plats chute fortement. Conçues spécialement pour capter la lumière diffuse et dispersée, les cellules Sphelar conservent de meilleures performances dans ces conditions difficiles. Elles sont ainsi particulièrement adaptées aux régions souvent nuageuses et aux applications qui exigent un fonctionnement régulier quelles que soient les conditions météorologiques.

Impact environnemental et durabilité

Les considérations environnementales jouent un rôle croissant dans le choix des technologies énergétiques, et les cellules Sphelar présentent plusieurs avantages potentiels en matière de durabilité. La réduction des déchets de silicium lors de la fabrication constitue un bénéfice environnemental important. La production de silicium est énergivore et fait appel à des procédés chimiques qui ont des conséquences sur l'environnement. Une utilisation plus efficace de ce matériau précieux réduit l'empreinte environnementale globale de la fabrication des cellules solaires.

La baisse potentielle des coûts de production, estimée à la moitié de ceux des panneaux classiques selon Phys.org, pourrait rendre l'énergie solaire plus accessible sur le plan économique. Des coûts plus faibles accélèrent l'adoption de cette énergie, qui remplace alors davantage de production à partir de combustibles fossiles et réduit les émissions de gaz à effet de serre. La possibilité d'intégrer des cellules solaires à des structures et à des produits existants sans ajouter de matériaux ni modifier leur conception réduit encore l'impact environnemental de leur déploiement.

La robustesse et la longévité de la technologie Sphelar contribuent également à son bilan environnemental. Les cellules sphériques pourraient être moins sensibles aux dommages causés par des facteurs environnementaux comme le vent, la grêle ou les débris que les grands panneaux plats fragiles. Leur petite taille et la possibilité de les intégrer à des matériaux protecteurs pourraient prolonger leur durée de fonctionnement, réduisant ainsi les remplacements et les coûts environnementaux liés à la fabrication et à l'élimination des équipements.

Sphelar Power Corporation relie explicitement sa technologie à des objectifs environnementaux plus larges, notamment à sa contribution aux objectifs de développement durable (ODD). La mission de l'entreprise consiste notamment à contribuer à prévenir l'épuisement des ressources en combustibles fossiles et à lutter contre le réchauffement climatique en favorisant le recours à l'énergie solaire. En rendant cette énergie exploitable dans des applications et des lieux où elle était auparavant peu pratique, la technologie Sphelar pourrait accroître sensiblement la part du solaire dans le bouquet énergétique mondial.

L'avenir de l'énergie solaire

Les panneaux solaires plats resteront probablement la technologie dominante pour les grandes installations de production dans un avenir proche, mais les cellules Sphelar diversifient utilement les technologies solaires. Plutôt que de concurrencer directement les panneaux traditionnels, les cellules sphériques ouvrent de nouveaux champs d'application auxquels les panneaux plats ne peuvent répondre. En élargissant les lieux et les façons dont l'énergie solaire peut être captée, elles pourraient accélérer son adoption globale et permettre son intégration généralisée dans notre environnement quotidien.

Avec des technologies comme Sphelar, l'idée d'une « énergie partout » devient plus concrète. Au lieu de considérer que l'énergie solaire est produite dans des centrales éloignées puis acheminée sur de longues distances, on peut imaginer un monde où toute surface exposée à la lumière devient une source d'énergie potentielle. Les fenêtres produisent de l'électricité tout en laissant passer la lumière. Les vêtements alimentent des appareils portables. Les bâtiments produisent de l'énergie grâce à leurs murs aussi bien qu'à leurs toits. Ce modèle de production décentralisée réduit les pertes liées au transport et renforce la résilience du système énergétique.

Avec l'essor de l'Internet des objets et l'avènement des villes intelligentes, les besoins en sources d'énergie décentralisées vont croître. Grâce à leur compatibilité avec la récupération d'énergie et à leur intégration dans divers matériaux et formats, les cellules Sphelar pourraient devenir une technologie clé pour ce monde connecté. Alimenter des capteurs et des appareils grâce à la lumière ambiante supprime les coûts d'infrastructure et les obstacles au déploiement des applications pour les villes intelligentes.

Le développement de la technologie Sphelar montre également que remettre en question des idées reçues profondément ancrées peut mener à des innovations majeures. Pendant plus d'un siècle, la conception des panneaux solaires plats n'a pratiquement jamais été remise en question. En demandant pourquoi les cellules solaires devaient être plates, les ingénieurs japonais ont ouvert la voie à de nouvelles méthodes de captation de la lumière et de production d'énergie. Cette volonté de questionner les idées établies devrait continuer à faire progresser la technologie solaire et, plus largement, les énergies renouvelables.

Alors que Sphelar Power Corporation poursuit le développement de produits et d'applications originaux avec ses partenaires du monde entier, l'impact des cellules solaires sphériques ne cesse de croître. Des applications industrielles spécialisées aux produits grand public, des matériaux de construction aux technologies portables, ces minuscules sphères montrent que, parfois, pour avancer, mieux vaut penser en cercles qu'en rectangles.

L'essentiel

• Développées au Japon par Kyosemi Corporation, les cellules solaires sphériques Sphelar mesurent seulement 1 à 2 millimètres de diamètre et captent la lumière de toutes les directions.
• La technologie est née de la question de Shuji Nakata, le fondateur, qui se demandait pourquoi les panneaux solaires devaient être plats alors que le soleil est constamment en mouvement.
• La fabrication utilise le puits de chute de 710 mètres du Japan Microgravity Center pour créer des sphères de silicium parfaites en microgravité.
• La production génère très peu de déchets de silicium et coûte environ moitié moins cher que la fabrication de panneaux solaires plats classiques.
• Les cellules sphériques conservent leur efficacité lorsque l'angle de la lumière varie, captent la lumière directe comme indirecte et donnent de meilleurs résultats par temps nuageux.
• Leurs applications comprennent les matériaux de construction transparents, la récupération d'énergie pour les appareils IoT, les textiles producteurs d'énergie solaire et les produits d'éclairage grand public.
• Sphelar Power Corporation a été créée en 2012 comme filiale issue de Kyosemi afin de se consacrer exclusivement au développement d'applications pour les cellules solaires sphériques.
• Cette technologie permet d'intégrer l'énergie solaire à des surfaces courbes, à des objets portables et à des éléments architecturaux auxquels les panneaux plats traditionnels ne peuvent être adaptés.