[N°615] - L'énergie photovoltaïque en copropriété - Les différents types de matériaux

S’il existe plusieurs technologies de cellules solaires photovoltaïques, toutes ont une caractéristique commune : la mise en place dans le matériau de la cellule d’un donneur et d’un accepteur d’électrons pour permettre le déplacement de charges. Trois grandes familles de cellules solaires existent.

Les technologies cristallines à base de silicium, indétrônables.
- Robustes, performantes et fiables, les cellules au silicium cristallin (multicristallin et monocristallin) représentent 90 % des parts de marché. Le rendement des modules – rapport entre l’énergie solaire captée et l’énergie électrique produite – varie de 12 à 20 % pour une durée de vie de 30 ans, environ. Considéré comme inépuisable – il est le deuxième élément le plus abondant sur terre après l’oxygène et représente environ 25 % en masse de l’écorce terrestre –, le silicium se trouve notamment dans le sable et le quartz. Les cellules au silicium cristallin sont produites à partir de silicium purifié. Le silicium amorphe est également utilisé – le procédé de fabrication est moins complexe, ce qui diminue son coût –, mais il conduit à des rendements plus faibles.
Les technologies « couches minces », l’outsider.
- Leurs avantages : la fabrication de modules d’une surface plus importante, une meilleure captation des rayons, un coût de fabrication moins élevé. Leurs inconvénients : une toxicité des matériaux, une industrialisation moins avancée que celle du silicium, un recyclage complexe, un rendement plus faible (de 5 à 13 %). Les technologies les plus courantes aujourd’hui produites industriellement sont le tellurure de cadmium (CdTe), l’arséniure de gallium (Ga-As) et le cuivre indium gallium (di) selenium (CIGS). Malgré un développement de la technologie CIGS, ces filières représentent à peine plus de 10 % du marché photovoltaïque actuel. Elles sont fabriquées en déposant une ou plusieurs couches semi-conductrices et photosensibles sur un support de verre, de plastique ou d’acier.
Le photovoltaïque organique, l’avenir ?
- Aujourd’hui encore au stade de recherches, des nouvelles technologies permettant des coûts plus bas, un rendement plus élevé ou une mise en œuvre plus aisée, devraient pointer le bout de leur nez. Avec un concept calqué sur celui de la photosynthèse, ces nouvelles cellules hybrides organiques-inorganiques dites « à colorant » ont des rendements de l’ordre de 3 à 5 %. Leur principal inconvénient actuel : leur durée de vie, très limitée.
Malgré l’existence plus récente de filières basées sur l’utilisation de colorants ou de matériaux organiques, « le silicium cristallin, très compétitif, reste indéniablement le plus utilisé » précise Anne-Claire Faure, chargée de projet photovoltaïque chez Hespul. « La maturation des technologies est lente – plusieurs décennies – mais les rendements continuent de s’améliorer » ajoute Caroline Barlerin, coordinatrice du pôle accompagnement technique et territorial au sein de la structure.