Énergie

Edit:15 déc. 2013, Cre:20 juil. 2008

Les panneaux solaires électriques

Les nouvelles technologies de panneaux solaires photovoltaïques

Les technologies des cellules solaires photovoltaïques actuelles ont plus de 40 ans. Elles sont basées sur l'utilisation de silicium très pur découpé mécaniquement en tranches très fines d'une manière similaire au silicium qui sert de base aux circuit intégrés. Ces techniques notamment développées pour le spatial sont bien maitrisées mais leur prix de revient est élevé.
Depuis longtemps on cherche d'autres solutions afin de baisser les coûts. L'une d'entre elle est d'obtenir des films de production d'électricité par dépose d'un revêtement sur un film. La possibilité de fabriquer des panneaux solaires en utilisant des rotatives similaires à celles qui impriment les journaux ouvre de très grandes perspectives. Reste à maîtriser le coût du revêtement et la disponibilité sur le long terme des matériaux qui le composent. Il existe divers types de revêtements et divers types de supports (acier inoxydable, plastique, verre). Outre la simplicité de fabrication, l'avantage des dépôts en films minces est que la quantité de matériau utilisé est très faible par rapport aux panneaux traditionnels (jusqu'a 100 fois moins).

La production de film en continu (en anglais : thin-film roll to roll) est beaucoup moins coûteuse que tous les procédés discontinus.
Les panneaux à films minces déposé par des rotatives (comme sur une imprimante à journaux) ont bénéficié d'une certaine notoriété au travers de la société Nanosolar (en faillite). Cette start-up beaucoup citée dans les média n'est pas la seule et il y en a plus de dix autres utilisant des procédés qui ne sont pas tous comparables.

Le marché potentiel étant immense, la compétition va être particulièrement sévère. Et comme souvent, la meilleure technique (en terme d'usage de matériaux rares, notamment) ne sera pas celle qui va forcément sortir gagnante, la prime pouvant aller au meilleur stratège.

Les fabricants

Voici une liste non exhaustive des entreprises proposant de nouvelles technologies de panneaux solaires:

Société Technologie Rend. Type dépot date prod. capacité
usine prévue
Ascent Solar CIGS sur film plastique - Discontinu - -
Abound solar CdTe 11-13% Continu Faillite -
Daystar tech CIGS - Rotative Fin 2008 25 MW
First solar CdTe 10,6% Depuis 2006 2.3 GW
G24i TiO2 (license EFPL) Rotative Redémarrage 30 MW
Global photonics Carbone
Global solar CIGS 75 MW
HelioVolt CIGS Impression (rotative ?) 20 MW
Interphases nCIS Rotative
Bosch solar CIGSSe 30 MW
Konarka TiO2 (license EFPL) 6% Faillite->Belectric -
Miasole CIGS Comme disques durs ? ->Hanergy
Nanosolar CIGS sur film inox 14% Rotative Faillite -
Optisolar Silicium
Q-cells(Solibro) CIGS ->Hanergy 135 MW
Solopower CIGS-Cu(In,Ga)Se2 < 20% Électrochimique en continu 100 MW en 2009
Solyndra CIGS Discontinu (tubes) Faillite -
Sulfurcell CIS Sur plaque de verre 50MW
Uni-solar Silicium Rotative (6 couches) Faillite -
Xunlight CdTe Rotative 25 MW

aSi : Silicium amorphe
CIGS : Copper Indium Gallium DiSelenide
CIGSSe : Copper Indium Gallium Sulphur Selenide
CdTe : Cadmium Telluride
nCIS : nCopper Indium Selenide
TiO2 : Oxyde de titane, l'avantage par rapport aux autres procédés est que c'est un matériau courant et de faible coût (sert de colorant blanc pour le carrelage)
Carbone: C'est l'un des matériaux les plus courant sur terre, on peut considérer que c'est une ressource infinie à l'échelle nécessitée par des panneaux solaires.

Et encore Dai Nippon co Dépôt sur film plastique, Solexant Film mince de technologie inconnue, Innovalight qui utilise une encre à base de silicium nanocristallin, Ersol Films mince, Primestar Solar, films minces, XsunX films minces en Silicium amorphe, Sanyo films minces obtenus par dépôt sous vide.

Les capacités de production indiquées sont la production annuelle et sont des capacités présentes ou dans un futur proche (2009-2010).

Il y a d'autres voies que le dépôt en films minces, telle que des systèmes de concentration permettant de diminuer la quantité de cellules pour une même surface exposée au soleil.

Les coûts de production les plus bas actuels (First Solar) sont < 1$/Watt pour le film soit un coût produit fini < 2$/Watt (1.3 Euro HT), ce qui est environ la moitié des prix moyens actuels et est compétitif par rapport aux autres méthodes de production, compte tenu de la durée de vie des panneaux (au delà de 20 ans). Le coût moyen de vente des modules fin 2009 (toutes filières) est de 4.4 $/W

A échéance 2010, on devrait avoir une capacité de production mondiale annuelle pour les technologies de films minces de l'ordre de 3.5 GigaWatts. La puissance des panneaux solaires installés annuellement, toutes technologies confondues, a atteint 6 GW en 2008.
Les puissances indiquées sont les puissances maximum, sachant que les cellules ne produisent que pendant la journée, et pas toujours à puissance maxi. Si on se base sur une production moyenne d'un quart de cette valeur, cela donne 1.5 MegaWatts, soit un peu plus d'une tranche de centrale nucléaire par an, ce qui n'est pas très important à l'échelle de la planète. On espère pouvoir produire presque cinq fois plus (26 GW) à l'échéance 2015.
La capacité de production électrique mondiale actuelle est de l'ordre de 4000 GigaWatts (4 000 000 MegaWatts).

L'innovation ne porte pas uniquement sur les panneaux eux-même, mais aussi sur la technique d'installation. Solyndra propose ainsi des tubes en film minces CIGS facilitant considérablement l'installation car ne nécessitant pas d'ancrages (la forme tubulaire diminue les efforts au vent) et améliorant la récupération quelle que soit l'orientation du soleil.

Il y a toujours les technologies 'traditionnelles' (wafers) qui conservent un intérêt du fait d'un rendement généralement correct et parce que l'outil de production existe déjà. Ces techniques sont cependant très polluantes et consommatrices d'énergie.

Société Technologie Rend. Type dépot date prod. capacité
usine prévue
Canadian solar Wafers 800 MW
Cyrium technologies GaAs on Ge 38% Wafers (discontinu) 25 MW
1GW en 2015
Solarfun Wafers 580 MW
Trina solar Wafers 600 MW en 2009

Liens (en anglais)

Tout sur les panneaux photovoltaïques PVTECH
Les fabricants de panneaux à films minces PesWiki
Evolution des prix au détail Solar Buzz

(c) Pierre ROUZEAU
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Page mise à jour le 15/12/2013 13:24