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[Retour vers le futur] Nuages et éclaircies sur le photovoltaïque

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Par publié le à 06h55

[Retour vers le futur] Nuages et éclaircies sur le photovoltaïque

Mise en service en 2015, la centrale photovoltaïque de Grabels (34) emploie en partie des panneaux photovoltaïques utilisant une optique qui concentre la lumière du soleil sur une cellule multi-jonction.

Dans le cadre de ses séries d'été, Industrie & Technologies vous propose de plonger dans ses archives et de redécouvrir des moments clés dans le développement de certaines technologies. Aujourd'hui, nous remontons aux origines des technologies photovoltaïques.

Dans notre numéro de juin 2018, nous consacrions un dossier spécial au photovoltaïque. Nous y évoquions le scénario de l’Agence internationale de l’énergie (AIE) qui en fait une énergie amenée à monter en puissance dans les prochaines années. Presque 40 ans plus tôt, en juin 1980, Industries & Techniques (notre nom d’alors) faisait déjà sa une sur cette source d’énergie et prédisait son « explosion » d’ici 1985. Visiblement, le pétard a pris l’eau. « Les espoirs d’alors étaient fondées sur une technologie de cellules solaires au silicium proche de celle qui domine le marché aujourd’hui et dont nous disposions déjà, un contexte post chocs pétroliers qui permettait éventuellement d'être compétitif, mais également une envie de solaire, affirme Daniel Lincot, directeur scientifique de l’Institut photovoltaïque d’Ile-de-France. Malheureusement, les politiques publiques dans les années 1980 ont été marquées par le développement du programme électro-nucléaire. Donc nous sommes entrés dans une traversée du désert. »

Pourquoi ce choix du nucléaire plutôt que du solaire ? Une raison évoquée est celle des coûts : « Ils étaient trop élevés pour le solaire, poursuit M. Lincot. Il a fallu attendre les années 2000 pour que des politiques d'Etat se mettent en place. »

Dans son scénario « New policies », l’AIE considère aujourd’hui le photovoltaïque comme étant la source d’énergie amenée à afficher la plus forte hausse de puissance installée d’ici 2040 : plus de 2000 GW (gigawatt), contre 303 GW fin 2016. Toutefois, dans le même scénario, le charbon et le gaz restent les premières sources d’énergie en terme d’électricité produite avec environ 10 000 TWh (terawatt-heure) et 9 000 TWh respectivement en 2040 contre 3 000 TWh pour le photovoltaïque.

La suprématie du silicium

Si les chiffres avancés par un scénario ont leur part d’incertitudes, une chose est plus sûre qu’en 1980 : à l’heure actuelle, le silicium s’est imposé comme la technologie dominante. « Nous ne sommes pas sûrs, actuellement, que le silicium sera véritablement le matériau d’avenir », lisait-on pourtant dans Industries & Techniques. Selon un rapport de l’Institut Fraunhofer pour l’énergie solaire (ISE), il représente 95 % de la production annuelle en 2017 dans ses deux formes mono et poly cristallines. Le reste est occupé par les couches minces, déjà en gestation il y a 38 ans.

« Le concurrent le plus sérieux [au silicium cristallin] est le silicium amorphe », indiquait Industries & Techniques en 1980. En 2017, il ne représentait que 0,3% des cellules photovoltaïques produites mais avait permis d’importants développements dans l’électronique. « A l’époque, tout le monde pensait que les cellules en couches minces à base de silicium amorphe allaient renverser la table, se souvient Daniel Lincot. Si la filière a trouvé un marché et fonctionne très bien, elle n'a pas tenu ses promesses en termes de rendements qui sont restés trop faibles. »

L'espoir de matériaux nouveaux

Autre matériau concurrent évoqué : le sulfure de cadmium, associé à du sulfure de cuivre. Après un pic sur cette technologie au début des années 1980, la solution a disparu en tant que cellule solaire. La raison ? Un rendement et une stabilité trop faibles. Néanmoins, en ajoutant de l’indium à la couche de sulfure de cuivre, la cellule a gagné sur ces deux points. Cette découverte des années 1980 a donné naissance à la filière CIGS (cuivre, indium, gallium, sélénium). En 2017, celle-ci représentait 1,9% des cellules produites, juste derrière celles au tellurure de cadmium (CdTe). « Ces deux filières fonctionnent très bien à l’heure actuelle », affirme Daniel Lincot.

Aujourd’hui, les espoirs portent sur des technologies encore inconnues en 1980. Les cellules multi-jonctions affichent des rendements record et pourraient aller encore plus loin, d'autant plus si elles sont utilisées avec des systèmes à concentration. Les cellules organiques n’ont fait leur apparition que dans les années 2000 avant de déboucher sur les pérovskites une décennie plus tard. « Le photovoltaïque ultra-léger monte également en puissance », affirme Daniel Lincot. Rendez-vous dans quelques années pour voir quelles solutions auront percé, lesquelles auront été abandonnées ou se seront transformées, et les nouvelles venues.

 

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