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Tenesol-: le photovoltaïque à l'ère industrielle

Thomas Blosseville
Pour assurer sa montée en cadence, le fabricant de panneaux photovoltaïques a dû concilier automatisation et qualité totale.

Le bâtiment ne ressemble pas à une usine. Sur sa façade sud, entièrement en verre, une myriade de cellules en silicium, inclinées à 70-°, jouent les pare-soleil et donnent au bâtiment une allure futuriste. Pourtant, derrière ce design léché, se cache le site toulousain de Tenesol qui fait entrer le photovoltaïque dans l'ère industrielle. Pour réussir à sortir 730 panneaux photovoltaïques par jour, la production s'automatise tous azimuts.

L'enjeu est de taille. Bien qu'en plein boom, le secteur du photovoltaïque n'en est qu'à ses balbutiements-; presqu'au stade de l'artisanat. Même si le marché est vaste, c'est dès aujourd'hui qu'il faut gagner sa place. Tenesol, qui réalise un chiffre d'affaires de plus de 200-millions d'euros, veut être compétitif face à la concurrence des Allemands et des Chinois à l'international, et des deux spécialistes français Photowatt et Solaire Direct. «-En nous inspirant des industries du semi-conducteur et de l'automobile, nous nous sommes fixé trois priorités-: la traçabilité, la qualification des opérateurs et la précision du contrôle-», détaille Mickaël Odier, le directeur général de l'usine qui emploie 120-personnes (90 en production) sur les 900 du groupe.

La traçabilité des panneaux est assurée par un numéro de série, encapsulé dans la cellule. Il permet de remonter jusqu'à l'origine de la matière première. La qualification des opérateurs vise la polyvalence, avec un minimum de trois postes par employé.

Un processus de haute précision

Pour la qualité, tout commence dès le choix de la cellule photovoltaïque. «-Nous ne proposons aujourd'hui que du silicium polycristallin. À cause d'un procédé de fonderie plus fin, le monocristallin s'avère trop cher. Il reste destiné à des marchés de niche, où sa couleur unie, noire, est privilégiée par simple esthétisme-», précise Pascal Choffez, le responsable prescription du fabricant.

Pour ses cellules, Tenesol s'approvisionne auprès du spécialiste Q-Cells, dont la dimension internationale le rassure sur l'efficacité et la fiabilité dans le temps de ses technologies. L'usine toulousaine, l'une des deux du groupe avec celle du Cap en Afrique du Sud (production de 50-MW), doit pouvoir garantir les performances de ses panneaux sur vingt-cinq-ans. Depuis 2008, elle utilise aussi des cellules de Photovoltech, avec qui Tenesol possède un actionnaire commun, Total. Mais l'allemand Q-Cells reste un partenaire privilégié. En 2009, deux des trois lignes de production assembleront pour lui les cellules en modules photovoltaïques.

Cette collaboration --cellules dans un sens, modules dans l'autre-- leur permet de monter des projets de R&D en commun. Les deux partenaires étudient notamment des cellules de 160-microns d'épaisseur. Aujourd'hui, celles utilisées en production à Toulouse ne mesurent pas plus de 180-microns. Saisissez-les et, à défaut de la plus grande précaution, elles se brisent instantanément entre vos mains.

Leur fragilité extrême guide les choix des équipements de l'usine. Premier défi-: automatiser l'assemblage des cellules. Transportées par des ventouses à l'intérieur d'une machine capotée, entièrement automatique, elles sont inspectées par une caméra optique. D'entrée, sont exclues les cellules ébréchées, les défauts de sérigraphie... Puis, délicatement, un bras mécanique se déploie et, par air comprimé, prélève deux fins rubans étain/plomb qu'il dépose alternativement sur une cellule, puis sous la suivante. Soudés par air chaud, les rubans assurent la conductivité entre dix-cellules ainsi mises en série. Dans une perspective d'amélioration continue, le taux de casse est relevé toutes les quatre-heures, mais reste confidentiel. Les pertes de cellules à l'assemblage sont un critère déterminant pour réduire les coûts de production.

Deuxième défi-: détecter le moindre défaut. Les cellules sont "mises en sandwich" entre deux couches d'éthyle vinyle acétate (EVA), qui les isoleront des perturbations extérieures comme l'humidité et la salinité. Une couche de verre est déposée, puis les séries de dix cellules sont jointes les unes aux autres, côte à côte, par le même type de rubans étain/plomb que précédemment. Mais, cette fois, le soudage est manuel. L'opérateur en profite pour relever le numéro de série du panneau et assurer toute une liste de contrôles visuels (soudures, sens du verre...). Avec un multimètre, il vérifie qu'aucune cellule n'est en court-circuit.

Si ce poste reste manuel, c'est qu'il est critique. Il s'agit là du dernier contrôle qualité avant l'étape de lamination, après laquelle le processus est irréversible. Sous des contraintes de pression (mise sous vide) et de température (150-°C), l'EVA est ensuite fondu, devient transparent et encapsule les cellules.

Un ultime contrôle manuel

Au total, tout ce processus n'a duré que quarante-cinq minutes. La fabrication du panneau est alors terminée, mais pas les contrôles-! Placé sur une table inclinée, rétro-éclairée par 16-ampoules de 500 watts, chaque panneau est - une fois encore - inspecté par un opérateur, qui vérifie l'intégrité et la position des cellules, des rubans, la présence éventuelle de bulles, de morceaux de verre... Après la pose de barres en aluminium (en guise d'encadrement) et d'un boîtier électronique (pour sécuriser la connexion avec l'onduleur), le panneau est laissé au repos pendant douze-heures, pour le séchage.

Après quoi... le processus se conclut par un dernier contrôle. «-Les fabricants de cellules ne peuvent garantir un rendement unique sur toutes leurs pièces. Il varie entre 14-% et 16-% pour le polycristallin-», précise Mickaël Odier. Chaque panneau de Tenesol est donc placé dans une chambre noire, où il est soumis à un flash lumineux de 1-000 watts pour mesurer combien il restitue (en moyenne entre 200 et 240-watts).

Pour gérer cet aléa, Tenesol a défini trois-classes de performance. La A, catégorie reine, est celle que tous les panneaux devront, à terme, intégrer. Elle regroupe tous les produits respectant des critères à la fois esthétiques et fonctionnels prédéfinis. Dans la B, des réserves sont émises sur l'esthétique. Dans la C, aucune garantie fonctionnelle n'est promise. Aujourd'hui, 98,5-% des panneaux qui sortent de l'usine appartiennent à la classe-A, contre 96-% en janvier.

Ce n'est pas encore suffisant. Tenesol prévoit d'ailleurs d'investir environ 700-000-euros cette année pour détecter les microfissures, impossibles à repérer à l'oeil nu. «-Nous envisageons d'acquérir un système à électroluminescence et un second à impulsion électrique ou mécanique-», dévoile Mickaël Odier. L'installation est prévue pour le troisième trimestre. L'équipement viendra s'ajouter à ceux acquis en 2008.

Une optique d'amélioration continue

Sur l'une de ses trois-lignes, Tenesol teste aussi le potentiel d'une machine d'assemblage de l'espagnol Mondragon (qui détient aussi le fabricant d'électroménager Fagor). Elle double le poste de soudage des rubans pour atteindre un rythme de production de 20-panneaux/heure, contre dix pour les autres lignes. Surtout, il fonctionne par infrarouges, et non par air chaud. Tenesol espère ainsi diminuer la contrainte exercée sur les cellules... et réduire le nombre de défaillances. Toujours dans une optique d'amélioration continue, l'usine de Toulouse a sa propre équipe de R&D, quatre-personnes à temps plein. Elles travaillent sur tous les constituants d'un panneau photovoltaïque-: l'EVA, le verre, les rubans (dimension, composition, quantité...), les cellules (partenariat avec Q-Cells). Un projet, en particulier, vise à faire augmenter la puissance produite au mètre carré et pourrait déboucher sur un nouveau produit en 2010.

L'industriel tente aussi de jouer collectif pour dénicher les bons créneaux. Pour les débouchés chez les particuliers, Tenesol travaille en exclusivité avec l'installateur Evasol, à qui il livre des kits complets de panneaux photovoltaïques (avec support, connectique, onduleur...). Mais, historiquement, le fabricant exerce une activité d'ensemblier. Ses principaux marchés sont les bâtiments tertiaires, de l'industrie, les collectivités et le monde agricole. Ses contacts directs avec des architectes et des spécialistes du BTP lui donneront un temps d'avance, espère-t-il, pour concevoir les produits plus simples à intégrer.

L'innovation ne suffira pourtant pas. Il reste à assimiler les méthodes d'organisation de toute industrie mature. Tenesol applique déjà le principe des "cinq pourquoi". Cette méthodologie consiste, face à tout incident, à interroger cinq-fois le problème et ses causes successives pour remonter à la source principale de la défaillance. «-Jusqu'à cette année, il n'y avait pas vraiment de vision industrielle dans l'usine-», plaide Mickaël Odier, qui cherche à faire passer l'usine dans une démarche de fabrication au plus juste (lean manufacturing). Après tout, c'est une industrie encore jeune et il lui faudra encore un peu de temps pour achever sa mue.

730 PANNEAUX PAR JOUR

En investissant 2 millions d'euros en 2008, Tenesol a triplé ses lignes de production à Toulouse. Elle fabrique 730 panneaux par jour. Sa capacité annuelle y atteint désormais les 47-MW.

CHERCHE PARTENAIRE POUR INNOVER

La France a misé sur l'intégration du photovoltaïque au bâti --tuiles, façades, garde-corps...--, grâce à un tarif de rachat de l'électricité préférentiel. Pour développer ces produits, Tenesol multiplie les partenariats. Il travaille avec deux-filiales de Bouygues Construction-: Smac pour des supports de panneaux en platine et ETDE pour le raccordement électrique au réseau. Le fabricant de structures végétalisées Canevaflor vient, lui, de sortir un mur végétal photovoltaïque intégrant les produits de Tenesol. Le prochain défi-? Développer cette année, avec Derbigum et Flexcell, une membrane amorphe (poussière de silicium projetée sur un support) destinée aux toits plats des entrepôts. La puissance serait, pour l'instant, réduite de 50-% par rapport à un panneau ordinaire. Mais le photovoltaïque gagnerait en facilité d'installation.

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