Une startup avec des racines MIT développe des panneaux solaires légers

Joel Jean PhD ’17 a passé deux ans à travailler sur L’avenir de l’énergie solaire, un rapport publié par la MIT Energy Initiative (MITEI) en 2015. Aujourd’hui, il s’efforce de créer cet avenir en tant que PDG de Swift Solar, une startup qui développe des panneaux solaires légers à base de semi-conducteurs pérovskite.

Cela n’a pas été un chemin simple, mais Jean dit que sa motivation – celle qu’il partage avec ses cinq co-fondateurs – est la volonté de lutter contre le changement climatique. «Le monde entier commence enfin à voir la menace du changement climatique et il y a de nombreux avantages à l’énergie propre. C’est pourquoi nous voyons un énorme potentiel pour les nouvelles technologies énergétiques », dit-il.

Max Hoerantner, co-fondateur et vice-président de l’ingénierie de Swift Solar, est d’accord. « C’est très motivant d’avoir l’opportunité de mettre un frein à la crise du changement climatique avec la technologie que nous avons développée au cours de nos doctorats et post-doctorats. »

L’équipe internationale de fondateurs de la société – des Pays-Bas, d’Autriche, d’Australie, du Royaume-Uni et des États-Unis – a développé un produit qui a le potentiel d’augmenter considérablement l’utilisation de l’énergie solaire: un très léger, super efficace, peu coûteux, et cellule solaire évolutive.

Jean et Hoerantner ont également de l’expérience dans la construction d’une équipe de recherche solaire, acquise en travaillant chez Tata-MIT GridEdge Solar, un programme de recherche interdisciplinaire qui travaille vers le solaire évolutif et est financé par les fiducies Tata et est à court de Tata Center for Technology and Design du MITEI.

«Les inventions et les progrès techniques de Swift Solar ont la possibilité de révolutionner le format de la technologie solaire photovoltaïque», explique Vladimir Bulović, professeur Fariborz Maseeh (1990) de technologie émergente au Département de génie électrique et informatique du MIT, directeur du MIT. nano, et un conseiller scientifique pour Swift Solar.

Photovoltaïque tandem

Le produit commence par les pérovskites – une classe de matériaux bon marché, abondants et excellents pour absorber et émettre de la lumière, ce qui en fait de bons semi-conducteurs pour la conversion de l’énergie solaire.

L’utilisation de pérovskites pour la production solaire a décollé il y a environ 10 ans, car les matériaux peuvent être beaucoup plus efficaces pour convertir la lumière solaire en électricité que le silicium cristallin généralement utilisé dans les panneaux solaires aujourd’hui. Ils sont également légers et flexibles, tandis que le silicium cristallin est si fragile qu’il doit être protégé par du verre rigide, ce qui rend la plupart des panneaux solaires aujourd’hui aussi grands et lourds qu’une porte-fenêtre.

De nombreux chercheurs et entrepreneurs se sont précipités pour tirer parti de ces avantages, mais Swift Solar dispose de deux technologies de base que ses fondateurs considèrent comme leur avantage concurrentiel. Tout d’abord, ils utilisent deux couches de pérovskites en tandem pour augmenter l’efficacité. «Nous mettons deux cellules solaires en pérovskite empilées les unes sur les autres, chacune absorbant différentes parties du spectre», explique Hoerantner. Deuxièmement, Swift Solar utilise un processus de dépôt évolutif exclusif pour créer ses films de pérovskite, ce qui réduit les coûts de fabrication.

« Nous sommes la seule entreprise qui se concentre sur les tandems tout-pérovskite à haute efficacité. Ils sont difficiles à réaliser, mais nous pensons que c’est là que le marché va finalement aller », explique Jean.

«Nos technologies permettent une énergie solaire beaucoup moins chère et plus omniprésente grâce à une production moins chère, à des coûts d’installation réduits et à une plus grande puissance par unité de surface», explique Sam Stranks, cofondateur et conseiller scientifique principal pour Swift Solar, ainsi que professeur adjoint au Département de génie chimique et de biotechnologie à l’Université de Cambridge au Royaume-Uni. «D’autres technologies solaires photovoltaïques commerciales peuvent faire l’un ou l’autre [providing either high power or light weight and flexibility], mais pas les deux. « 

Bulović affirme que la technologie n’est pas la seule raison pour laquelle il s’attend à ce que l’entreprise ait un impact positif sur le secteur de l’énergie. « Le succès d’une startup est initié par la qualité des premières idées techniques, mais est soutenu par la qualité de l’équipe qui construit et fait croître la technologie », dit-il. « L’équipe de Swift Solar est extraordinaire. »

En effet, les six co-fondateurs de Swift Solar ont ensemble six doctorats, quatre bourses Forbes 30 Under 30 et plus de 80 000 citations. Quatre d’entre eux – Tomas Leijtens, Giles Eperon, Hoerantner et Stranks – ont obtenu leur doctorat à l’Université d’Oxford au Royaume-Uni, en travaillant avec l’un des pionniers du photovoltaïque à pérovskite, le professeur Henry Snaith. Stranks est ensuite venu au MIT pour travailler avec Bulović, qui est également largement reconnu comme un leader du photovoltaïque de nouvelle génération et un entrepreneur expérimenté. (Bulović est un co-inventeur de certains des brevets que l’entreprise octroie sous licence au MIT.)

Stranks a rencontré Jean au MIT, où Hoerantner a par la suite effectué un post-doctorat chez GridEdge Solar. Et le sixième co-fondateur, Kevin Bush, a terminé son doctorat à l’Université de Stanford, où Leijtens a fait un post-doctorat avec le professeur Michael McGehee, un autre chercheur de premier plan en pérovskite et conseiller de Swift. Ce qui les a finalement réunis, c’est le désir de lutter contre le changement climatique.

«Nous réfléchissions tous de manière indépendante à la manière dont nous pourrions avoir un impact sur le changement climatique en utilisant la technologie solaire, et une startup semblait être la seule véritable direction qui pourrait avoir un impact à l’échelle des exigences climatiques», explique Jean. L’équipe s’est rencontrée pour la première fois lors d’une session Google Hangouts couvrant trois fuseaux horaires au début de 2016. Swift Solar a été officiellement lancé en novembre 2017.

Etude MITEI

Fait intéressant, Jean dit que c’était son travail sur L’avenir de l’énergie solaire – plutôt que son travail en laboratoire – qui ont le plus contribué à son rôle dans la fondation de Swift Solar. L’équipe d’étude de plus de 30 experts, dont Jean et Bulović, a étudié le potentiel d’extension de la capacité de production solaire à l’échelle de plusieurs térawatts d’ici le milieu du siècle. Ils ont déterminé que l’objectif principal de la politique solaire américaine devrait être de jeter les bases d’une intensification massive de la production solaire au cours des prochaines décennies.

«J’ai travaillé sur les cellules quantiques et les cellules solaires organiques pendant la majeure partie de mon doctorat, mais j’ai également passé beaucoup de temps à étudier la politique énergétique et l’économie, à parler à des entrepreneurs et à réfléchir à ce qu’il faudrait pour réussir sur le marché solaire de demain. Cela m’a rendu moins attaché à une seule technologie », explique Jean.

Les travaux de Jean sur l’étude ont mené à une publication très citée, «Pathways for Solar Photovoltaics» en sciences de l’énergie et de l’environnement (2015), et à son rôle de leader fondateur avec GridEdge Solar. «Les progrès techniques et les connaissances acquises grâce à ce programme ont aidé à lancer Swift Solar en tant que plaque tournante de la nouvelle technologie solaire légère», explique Bulović.

Swift Solar a également profité de l’écosystème entrepreneurial du MIT, explique Jean, notant qu’il a suivi 15,366 (MIT Energy Ventures), un cours sur les startups fondatrices, et a obtenu l’aide du Venture Mentoring Service. « Il y a eu beaucoup d’expériences comme celle-là qui ont vraiment informé où nous allons en tant qu’entreprise », dit-il.

Stranks ajoute: «Le MIT a fourni un environnement prospère pour explorer des idées de commercialisation parallèlement à notre développement technologique. Très peu d’endroits pourraient combiner les deux de manière aussi dynamique. »

Swift Solar a levé son premier financement de démarrage en 2018 et a déménagé dans la région de la baie de Californie l’été dernier après avoir incubé pendant un an au Laboratoire national d’énergie renouvelable du département américain de l’Énergie à Golden, au Colorado. L’équipe travaille actuellement au développement de ses processus de fabrication afin de pouvoir étendre sa technologie du laboratoire au marché.

Les fondateurs affirment que leur premier objectif est de développer des produits spécialisés haute performance pour des applications qui nécessitent une efficacité élevée et un poids léger, comme les véhicules aériens sans pilote et d’autres applications mobiles. «Partout où il y a un besoin d’énergie solaire et de panneaux légers qui peuvent être déployés de manière flexible, nos produits trouveront une bonne utilisation», explique Hoerantner.

L’intensification prendra du temps, mais les membres de l’équipe disent que les enjeux élevés associés au changement climatique valent tous les efforts.

«Ma vision est que nous serons en mesure de croître rapidement et efficacement pour réaliser nos premiers produits au cours des deux prochaines années, et de fournir des panneaux pour des applications solaires sur les toits et à grande échelle à plus long terme, aidant le monde à se transformer rapidement en un réseau électrifié. , un avenir sobre en carbone », déclare Stranks.

Cet article apparaît dans le Printemps 2020 problème de Futures énergétiques, le magazine de la MIT Energy Initiative.

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