Mercedes-Benz a récemment dévoilé un projet de « peinture solaire » qui, une fois appliquée à la carrosserie des voitures électriques, pourrait offrir jusqu’à 20 000 kilomètres d’autonomie par an dans les meilleures conditions d’ensoleillement. Elle permet de générer de l’électricité sur toute la surface extérieure des véhicules avec un rendement comparable aux panneaux solaires monocristallins. Ainsi, une voiture électrique dotée de cette technologie pourrait théoriquement, sous des conditions optimales, se passer presque totalement des recharges.
Les véhicules électriques figurent parmi les principales alternatives envisagées pour la transition énergétique dans de nombreux pays. Cependant, leur adoption généralisée reste limitée par plusieurs facteurs, notamment la dépendance aux stations de recharge. Cela entrave leur utilisation, notamment dans les zones enclavées dépourvues de stations, ou impose l’installation de nouvelles infrastructures coûteuses.
Pour réduire cette dépendance, les constructeurs automobiles proposent depuis plusieurs années d’intégrer des panneaux solaires aux véhicules. La plupart des projets n’ont cependant pas abouti, principalement en raison de leur faible rendement énergétique. Bien que les véhicules soient exposés au soleil une grande partie de la journée, les panneaux photovoltaïques conventionnels ne produisent généralement pas assez d’énergie pour permettre de parcourir de longues distances.
Mercedes-Benz développe une solution visant à intégrer directement des cellules photovoltaïques au revêtement des véhicules. « Le système photovoltaïque est actif en permanence et produit également de l’énergie lorsque le véhicule est éteint. À l’avenir, cela pourrait fortement contribuer à augmenter l’autonomie électrique et à réduire les arrêts de charge », explique le constructeur dans un communiqué.
Un rendement comparable aux panneaux solaires monocristallins
Selon le constructeur, la nouvelle peinture pourrait être appliquée à la carrosserie des véhicules électriques sous forme d’une fine couche de pâte et serait adaptée à n’importe quel substrat. Elle n’impacterait pas la masse totale de la voiture, car elle ne pèse que 50 grammes par mètre carré pour une épaisseur de seulement 5 micromètres. Contrairement aux panneaux solaires traditionnels, ce revêtement permettrait d’obtenir une surface photovoltaïque active sur quasiment toutes les faces exposées au soleil, et cela sans vraiment augmenter le poids du véhicule.
Le rendement énergétique de ces cellules photovoltaïques ultrafines est de 20 % en moyenne, ce qui est comparable à celui des panneaux solaires monocristallins actuellement utilisés. Il s’agit d’un rendement élevé pour une technologie intégrée à une carrosserie. Toutefois, l’énergie générée dépend fortement du taux d’ensoleillement et donc de la zone géographique ainsi que des conditions météorologiques. Un véhicule doté d’une surface externe d’environ 11 mètres carrés (l’équivalent d’un SUV de taille moyenne) pourrait ainsi produire suffisamment d’énergie pour parcourir 12 000 kilomètres par an à Stuttgart, 14 000 km à Pékin et jusqu’à 20 000 km à Los Angeles.
« À Los Angeles, il existe même un excédent d’énergie estimé provenant du rayonnement solaire. Les conducteurs pourraient parcourir en moyenne l’intégralité de leur trajet grâce à l’énergie solaire. Cet excédent pourrait être injecté directement dans le réseau domestique via une charge bidirectionnelle », expliquent les responsables. À titre de comparaison, les panneaux solaires installés sur les toits des Fisker Ocean (2024) ne peuvent fournir qu’une autonomie de 3 218 kilomètres par an dans les meilleures conditions, en raison d’une surface photovoltaïque active nettement plus basse.
En outre, la peinture solaire ne contient ni terres rares ni silicium. Elle est composée de matières premières non toxiques, largement disponibles, et est recyclable. Sa production serait également beaucoup moins coûteuse que celle des modules photovoltaïques traditionnels.
Une tension de sortie constante de 800 volts
L’énergie collectée par le revêtement serait stockée dans une batterie haute tension. Un micro-convertisseur de puissance programmable améliorerait l’efficacité de cette batterie en régulant les cellules et en augmentant leur connexion. Plus précisément, un convertisseur de puissance composé de plusieurs micro-convertisseurs serait directement relié aux paires de cellules énergétiques.
« Ce convertisseur de puissance permet de réguler les cellules individuellement ainsi que le niveau de tension de sortie », détaille Mercedes-Benz. Cette approche garantirait une tension de sortie constante de 800 volts, indépendamment de l’état de charge de la batterie ou des cellules. La tension de sortie ne serait pas non plus affectée par le nombre de cellules connectées, ce qui optimiserait le flux d’énergie pour la charge bidirectionnelle.
Le département de recherche de Mercedes-Benz s’efforce d’optimiser l’efficacité de la peinture solaire pour une application sur toutes les surfaces extérieures des véhicules, quelle que soit leur inclinaison ou leur forme. Parallèlement, d’autres innovations sont à l’étude, notamment un système de freinage intégré qui consisterait entre autres à modifier l’emplacement du frein conventionnel pour l’établir au niveau de l’unité d’entraînement électrique, sur l’essieu avant ou arrière.