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RÉSUMÉ
Les technologies photovoltaïques couches minces offrent d’énormes avantages, comparativement à la filière au silicium cristallin. Citons entre autres la grande flexibilité de taille et de forme, la possibilité d’intégration sur toutes sortes de substrats, et une large gamme de tensions et de courants. Pourtant, sur l’aspect économique, la bataille n’est pas encore gagnée, le handicap majeur restant le coût de fabrication des modules, une progression serait donc nécessaire en termes de rendement et de volume de production.
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Alain RICAUD : Gérant de CYTHELIA Consultants (Savoie-Technolac) - Professeur associé à l’Université de Savoie - Ancien directeur de France-Photon (Angoulême), Solarex Corp (Frederick, Md), et Solems SA (Palaiseau)
INTRODUCTION
On sait les difficultés rencontrées par la filière au silicium cristallin à ses débuts, pour avoir voulu démarrer sa carrière en remplacement des groupes Diesel sur un marché non solvable (les pompes africaines) aux besoins immenses, et sur un marché solvable (les faisceaux hertziens) aux besoins relativement limités. On pourrait donc penser a priori que si les couches minces ne sont pas capables de se substituer à la filière cristalline, par un coût de production moindre pour des performances semblables, leur avenir est sérieusement compromis. Ce serait ne pas voir les avantages concurrentiels propres aux filières « couches minces ».
Les caractéristiques des cellules photovoltaïques en couches minces qui dans certaines applications, peuvent les rendre plus attrayantes ou plus performantes que les cellules cristallines sont :
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la grande flexibilité de taille et de forme permettant de faire des modules sur mesure ;
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l’esthétique (couleur foncée, homogène et uniforme, connections des cellules en série presque invisibles à l’œil) ;
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une gamme variée de tensions et de courants dont les limites ne sont fixées que par l’optimisation des largeurs de bandes ;
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la possibilité de les rendre vraiment semi-transparentes ;
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la possibilité de les intégrer sur toutes sortes de substrats, notamment des supports souples ;
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la capacité de faire des générateurs 12 V de petite taille beaucoup moins chers que les générateurs cristallins équivalents (pénalisés par la découpe et les coûts d’assemblage de petites cellules) ;
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la capacité de faire des générateurs monolithiques de très grande taille (jusqu’à 2 m2).
Les technologies photovoltaïques des couches minces devront affronter plusieurs obstacles dans leur quête de diminution des coûts pour devenir compétitives avec les sources traditionnelles d’électricité.
Indépendamment des aspects commerciaux, de circuits de distribution et de marges de distributeurs, qui gouvernent à l’heure actuelle le prix de vente final au consommateur, vu sous l’angle du producteur industriel, pour améliorer les coûts des modules il est nécessaire de progresser sur trois fronts :
-
la performance des modules (rendement ou Wc/m2) ;
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le coût de fabrication (€/m2) ;
-
le volume de production (économie d’échelle).
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Applications des couches minces
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3. Conclusion
Le marché des systèmes photovoltaïques autonomes pour lesquels la comparaison au coût de l’électricité du réseau ne se pose pas, pourrait se satisfaire longtemps de la technologie des cellules photovoltaïques en silicium cristallin, dont le coût baisse petit à petit.
Nous estimons en effet que dans les étapes du processus de production de cellules classiques, conduisant de la charge de silicium au module solaire, les baisses de coût résulteront principalement de la courbe d’apprentissage déjà constatée, suivant laquelle les coûts de fabrication diminuent de 20 % chaque fois que double la production cumulée. Ajoutée à une meilleure organisation de la production et à une automatisation des machines et des transferts, cette courbe devrait conduire à des coûts asymptotiques de 1,5 €/Wc pour une production mondiale cumulée de 20 GWc en 2010. Cette limite asymptotique de coût permettrait de produire de l’électricité à 0,33 €/kWh en systèmes distribués et 0,16 €/kWh en systèmes centralisés.
Elle ne leur permettra pas de rendre compétitifs les systèmes connectés aux réseaux des pays développés. D’un point de vue purement économique, et pas seulement sur le court terme, il semble que l’énergie éolienne ait beaucoup plus de chances de pouvoir profiter de la déréglementation européenne. Mais d’un point de vue social, malgré son très lourd handicap de coût, il semble que le photovoltaïque (PV) garde des atouts certains pour le long terme. Le premier est d’ordre géographique : contrairement au gisement éolien relativement limité, le soleil brille partout avec des différences minimes suivant les régions. Le second est d’ordre culturel : en effet, un des aspects les plus frappants du solaire photovoltaïque est son pouvoir d’attraction auprès du grand public ; cela tient au fait que le solaire PV est à la fois perçu comme la plus propre et la plus noble des énergies alors que sa simplicité la met à la portée de tout le monde. Dans un monde où s’accroît chaque année la sensibilité à l’environnement et au développement durable, tout citoyen peut apporter sa contribution personnelle en équipant sa propre maison d’un générateur propre et pérenne. Il n’est donc pas surprenant que les programmes de systèmes photovoltaïques connectés au réseau aient commencé dans les pays à forte sensibilité...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - RICAUD (A.) - Panorama des évolutions technologiques - . Journée du 10 déc. 1998 sur le Développement du solaire photovoltaïque, SFT, SEE, Paris.
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(2) - ZWEIBEL (K.) – NREL - Issues in Thin Film PV Manufacturing Cost Reduction - . Solar Energy and Solar Cells (1999).
-
(3) - ZWEIBEL (K.) - Thin Films : Past, Present, Future - . Progress in Photovoltaics, vol. 3, no 5, sept./oct. 1995.
-
(4) - RICAUD (A.) - PV Euromed - . Istanbul, feb. 1992.
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(5) - ANDERSSON (B.), AZAR (C.), HOLMBERG (J.), KARLSSON (S.), LINDGREN (K.) – Institute of Physical Resource Theory, Chalmers University of Technology and Göteborg University, Sweden - Material constraints in a global energy scenario based on thin-film solar cells - . World Renewable Energy Congress, Denver, 15-21 june 1996.
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(6) - AZAR (C.), HOLMBERG (J.), LINDGREN (K.) - Socio-ecological...
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