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Tenesol, le photovoltaïque à l'ére industrielle

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Par publié le à 15h49

Tenesol, le photovoltaïque à l'ére industrielle
Pour assurer sa montée en cadence, le fabricant de panneaux photovoltaïques a dû relever un défi : 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°, joue les pare-soleil et donne 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; presque au stade de l'artisanat. Et si le marché est vaste, c’est 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 fixés trois priorités : la traçabilité, la qualification des opérateurs et la précision du contrôle », détaille Mickaël Odier, 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 dansla cellule.Ilpermet 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.

Pour la qualité, tout commence dès le choix de la cellule photovoltaïque. « Nous ne proposons aujourd’hui que du silicium polycristallin. A 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, 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 25 ans. Depuis 2008, elle utilise aussi des cellules de Photovoltech, avec qui il 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, sans la plus infime précaution, elle se brise 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 sousla suivante. Soudéspar air chaud, ils 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 l’isoleront des perturbations extérieures comme l’humidité etla salinité. Unecouche 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.
 

Au total, tout ce processus n’a duré que 45 minutes. La fabrication du panneau est alors terminée mais pas les contrôles ! Placé sur une table inclinée, rétro-éclairée par seize ampoules de 500 Watt, 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 1000 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 accordée. Aujourd’hui, 98,5 % des panneaux qui sortent de l’usine appartiennent àla 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’œil 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.

Sur l’une de ses trois lignes, Tenesol teste également 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 possède 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 groupé 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 mâture. 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 industrielle.

 

 

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La France a misé sur l’intégration du photovoltaïque au bâti, grâce à un tarif de rachat de l’électricité préférentiel : tuiles, façades, garde-corps… Pour multiplier 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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