Essai réussi pour les modules photovoltaïques du projet Stratobus

Stratobus, évoluant à 20 kilomètres d'altitude au-dessus du trafic aérien, aura des missions multiples: observation, surveillance ou encore télécommunication, le tout pour une durée de 5 ans. Afin d'assurer en toute continuité ses missions, Stratobus doit maintenir sa position et résister à des vents allant jusqu'à 90 km/h: il est donc équipé de 1000 m2 de cellules photovoltaïques, placées sur un quart de la surface de l'enveloppe, en vue de fournir l'électricité nécessaire aux quatre moteurs électriques, au système de stockage d'énergie et à la charge utile.


Thales Alenia Space vient d'annoncer la réussite des essais de validation mécanique statique des premiers modules photovoltaïques échelle 1 destinés au projet StratobusTM. Ces modules photovoltaïques ont été développés en partenariat avec le CEA-Liten (Laboratoire d'innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux), sur son campus Ines (Institut national de l'énergie solaire), implanté près du lac du Bourget, en Savoie.

Les modules développés sont d'une surface hors norme (supérieure à 4 m²), flexibles, ultra légers (moins de 800 g/m2), d'une puissance supérieure à 200 W/m2 et composés de cellules à 24 % de rendement. Ils ont été réalisés en mettant en oeuvre des procédés habituellement utilisés pour des applications terrestres.

Thales Alenia Space a confirmé que les tests ont démontré une haute stabilité des matériaux d'encapsulation sous ultraviolet et ozone, et de faibles pertes de puissance relatives après les cycles thermiques. Ils seront intégrés sur le modèle à échelle 1 de StratobusTM, dont les premiers essais en vol sont prévus pour 2022.

Les panneaux photovoltaïques classiques pèsent environ 12 kg/m² pour une surface de 1,6m², le verre et le cadre aluminium représentant à eux seuls 80% du poids total. Le CEA-Liten a mis en oeuvre tout son savoir-faire de Recherche et Développement dans le domaine de l'intégration du solaire photovoltaïque afin de réduire ce poids au m² et atteindre les spécifications du projet StratobusTM.

Les développements ont permis de supprimer le cadre du module, utiliser des matériaux à la fois minces, légers et robustes pour réduire la masse sans dégrader les performances électriques, intégrer des composants électroniques pour assurer une protection électrique et thermique, et enfin intégrer des éléments de fixation pour l'accroche du module sur l'enveloppe du ballon stratosphérique.

Compte tenu des matériaux utilisés, très éloignés de la technologie standard, le procédé de mise en oeuvre a également dû être adapté pour répondre aux contraintes liées à la réduction significative d'épaisseur du dispositif (< 0,5 mm au lieu de 4,5 mm pour un module standard).

Depuis le démarrage de l'implication du CEA dans le projet StratobusTM en 2016, de nombreux prototypes de modules ultralégers ont été réalisés pour les étapes de R&D et pour les tests de qualification en enceintes climatiques afin de fiabiliser le design pour l'application visée. Leur taille n'excédait jamais 0,6 m².