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Dans un monde où la transition énergétique est devenue une priorité, les panneaux photovoltaïques s’imposent comme une solution d’avenir. La technologie photovoltaïque, une révolution initiée par M. Becquerel à la fin du XIXe siècle, continue d’évoluer, offrant des perspectives énergétiques prometteuses. En France, pays à la pointe de la recherche dans ce domaine, deux grandes technologies se distinguent. Voyons ensemble les différentes technologies des panneaux photovoltaïques.
La filière silicium, un pilier incontournable de la technologie photovoltaïque
La filière silicium s’impose comme un acteur majeur dans le domaine des panneaux photovoltaïques.
Plus de 90 % des capteurs vendus à travers le monde sont principalement composés de silicium, un matériau semi-conducteur extrait du quartz, un composant omniprésent dans les granites, les sables et les grès.
Cette technologie, la plus ancienne et la plus dominante sur le marché, est réputée pour sa robustesse et ses performances élevées, avec des rendements variant de 12 à 20 %. Il est essentiel de noter que, bien que les rendements puissent paraître modestes, ils sont significatifs dans le contexte de l’énergie solaire, une source d’énergie propre et renouvelable.
La filière silicium se distingue non seulement par sa durabilité, avec une durée de vie d’environ 30 ans, mais aussi par sa capacité à transformer efficacement l’énergie solaire en électricité.
Chaque panneau photovoltaïque, qu’il soit en silicium monocristallin, polycristallin ou amorphe, contribue à la production d’électricité verte, sans émission de gaz à effet de serre, offrant ainsi une alternative durable aux sources d’énergie traditionnelles.
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Le monocristallin
Fabriqué à partir d’un bloc de silicium pur, formé d’un seul cristal, le monocristallin est une technologie qui représente environ 35 % du marché.
Le processus de fabrication est coûteux mais il permet d’obtenir les cellules les plus performantes du marché, avec un rendement de 18-20 %.
Esthétiquement, ces cellules se distinguent par une couleur uniforme et des formes de petits carrés aux angles coupés.
Le polycristallin ou multicristallin
Moins onéreux à produire, ce type de capteur est fabriqué à partir de chutes de silicium monocristallin.
Son rendement est légèrement inférieur, environ 14-15 %.
Il représente la majorité des panneaux sur le marché (56 %), grâce à son excellent rapport qualité-prix.
Le silicium amorphe
Cette technologie, similaire à celle utilisée dans les écrans plats, est constituée d’une succession de couches de silicium dopées et non dopées.
Les rendements sont plus faibles (environ 7-8 %) mais cette technologie est particulièrement adaptée pour des applications spécifiques comme les calculatrices, grâce à sa flexibilité et à son coût de fabrication réduit.
Les autres techniques photovoltaïques
D’autres techniques se développent, offrant des alternatives innovantes. Parmi celles-ci, les cellules à couches minces se distinguent par leur flexibilité et leur adaptabilité à diverses applications.
Elle ne représentent que 9 % du marché mais se démarquent par leur procédé de fabrication unique. Elles sont produites à partir de silicium déposé en couches extrêmement fines, de l’ordre de quelques microns.
Cette finesse permet une grande flexibilité, rendant ces cellules idéales pour des supports souples et pour épouser des formes variées.
Leur rendement reste pour l’instant inférieur, oscillant autour de 8 à 10 %. La catégorie des couches minces regroupe principalement deux familles de technologies : d’un côté, la tellure de cadmium (CdTe) qui est une technologie en plein essor, offrant un bon compromis entre coût et efficacité.
D’un autre côté, l’alliage de cuivre, indium et sélénium (CIS/CIGS), parfois enrichi de gallium, qui promet des rendements intéressants et une adaptabilité accrue.
Filières en cours de développement
Le secteur photovoltaïque voit émerger de nouvelles filières, encore au stade de la recherche mais prometteuses.
La filière organique attire l’attention pour son potentiel de production à bas coût, malgré des rendements actuellement faibles (3 à 5 %) et une durée de vie limitée (environ 1 000 heures).
D’autres technologies, telles que les capteurs hybrides, à concentration ou multi-jonction, sont également en cours d’étude, visant à optimiser les rendements.
Ces avancées témoignent de la dynamique d’innovation qui caractérise le secteur photovoltaïque.
Chaque nouvelle technologie apporte sa pierre à l’édifice de la transition énergétique, en quête de solutions toujours plus performantes et respectueuses de l’environnement.
Coût et rentabilité économique des technologies photovoltaïques
Le marché du photovoltaïque, en pleine expansion depuis plusieurs années, se caractérise par une compétitivité croissante, permettant dans certains pays de produire de l’électricité à un coût inférieur au tarif facturé au consommateur.
Cette situation est observable dans des régions comme l’Allemagne, l’Italie ou la Californie. La baisse significative des coûts des centrales d’électricité solaire est principalement due à la chute des prix de fabrication des capteurs, en particulier ceux de la filière silicium.
Le coût d’un capteur photovoltaïque est passé de 24 € par watt dans les années 1980 à environ 0,56 € par watt de capacité installée (watt-crête) aujourd’hui. Cette réduction drastique des coûts a rendu l’énergie solaire de plus en plus accessible.
Pour illustrer cette évolution, prenons l’exemple d’une installation photovoltaïque de 9 kWc intégrée en toiture, avec du matériel franco-allemand, dont le coût total s’élève à 17 900 € HT.
La répartition des coûts est la suivante :
- Modules photovoltaïques monocristallins : 5 100 € HT, soit 28 % du prix total.
- Onduleur et matériel électrique : 3 300 € HT, soit 18 % du total.
- Structure d’intégration toiture et étanchéité : 3 500 € HT, soit 20 % du total.
- Main d’œuvre, transport et marges : 6 000 € HT, soit 34 % du total.
Cette répartition met en évidence que les panneaux eux-mêmes ne représentent qu’une partie du coût total de l’installation (25 à 40 %).
Cela souligne l’importance des autres composants et de la main-d’œuvre dans le calcul global de l’investissement.
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