Vers une nouvelle architecture de générateur solaire spatial pour une solution haute puissance européenne
Les missions spatiales nécessitent une puissance électrique solaire de plus en plus importante, typiquement supérieure à 25kW, pour alimenter la propulsion électrique des satellites ou encore d’autres fonctions comme le haut débit de télécommunication. Le volume disponible dans les fusées de lancement des satellites reste lui limité et ne permet pas d’augmenter le nombre et la dimension des panneaux solaires rigides classiques embarqués.
La solution à ce besoin croissant en énergie ne réside ni dans l'ajout de panneaux rigides, ni dans l’amélioration marginale du rendement de conversion des cellules solaires multi-jonctions III-V, mais plutôt dans des solutions photovoltaïques innovantes et disruptives. Elle passe par davantage de cellules solaires par unité de volume, lorsque les panneaux sont en configuration de stockage repliés. Cela est possible en développant une nouvelle architecture de panneaux solaires minces et flexibles pour le spatial.
Le projet ALFAMA adresse cette problématique et apporte des réponses aux défis de masse, de coût et de puissance, avec des ambitions à différents niveaux.
- L'architecture mécanique : un système de déploiement modulaire permettra d’atteindre de très fortes puissances
- Le processus de fabrication: avec un harnais électrique imprimé à façon et des panneaux laminés pour une fabrication simplifiée et efficace
- La structure du panneau solaire : composée de fines couches flexibles, pour un rapport puissance/masse et puissance/volume élevé
- Les cellules solaires : en matériaux III-V décollés, elles sont minces, efficaces et légères
ALFAMA réunit une équipe de 8 partenaires, leaders dans leur domaine, issus de 3 états membres de l'UE, qui unissent leurs efforts pour réaiser une technologie de panneaux solaires de rupture (TRL visé 4-5), avec les performances suivantes : augmentation du rapport puissance/masse de ≥ 50%, réduction des coûts grâce à un processus d'assemblage issu du photovoltaïque terrestre, densité de puissance multipliée par plus qu’un facteur 4 en configuration de stockage.
Les travaux de recherche du CEA à l’INES portent sur le substrat imprimé, la composition et le procédé de fabrication de ces panneaux flexibles ; en fin de projet, les prototypes solaires grande échelle fabriqués par le CEA avec les nouvelles cellules III-V des partenaires et seront intégrés sur une structure de déploiement.