La raréfaction du silicium a lourdement pesé sur l'industrie du photovoltaïque confrontée en quelques années à une augmentation spectaculaire du prix de cette matière dont le montant aura doublé en l'espace de 3 ans(*). En avril, 700 experts du secteur solaire se sont rencontrés à Munich pour discuter de la pénurie de silicium. Les producteurs de silicium - quelques entreprises de chimie dans le monde - ont sous-estimé l'explosion de la demande en modules photovoltaïque. D'après les experts, la situation devrait commencer à se détendre en 2008 mais rien n'est sûr.
Animé par le CEA-Liten (Laboratoire d'Innovations pour les Technologies des Energies nouvelles et les Nanomatériaux) et accompagné par le Pôle de compétitivité Tenerrdis, un projet ambitieux s'est concrétisé dans une volonté de créer une filière française du photovoltaïque. Autour de l'INES, la plateforme française dédiée à l'énergie solaire, s'est créée une véritable dynamique de recherche&développement qui permet aujourd'hui à la France de disposer d'un centre visible en Europe avec fin 2008 environ 150 chercheurs.
Le projet Solar Nano Cristal, d'un budget estimé à près de 190 millions d'euros, a pour objectif de favoriser l'innovation technologique pour accélérer la baisse des coûts et donc la compétitivité de l'industrie photovoltaïque. Il va favoriser principalement la recherche sur deux axes : disposer en France de silicium de qualité solaire et concevoir des cellules photovoltaïques de haut rendement. Avec en prime la construction d'un laboratoire pilote dédié à l'élaboration de cellules solaires d'ici 2009. Ce pilote, appelé LabFab, contribuera notamment à la validation des résultats obtenus dans les laboratoires de l'INES sur des outils représentatifs de l'industrie photovoltaïque. Il sera structuré en deux composantes essentielles, l'une dévolue aux cellules solaires sur silicium métallurgique et l'autre, consacrée à des cellules de nouvelle génération basées sur des concepts issus des micro/nanotechnologies. Le LabFab sera opéré par une nouvelle société, nommée PV Alliance qui a été créée par Photowatt (40 %), le CEA (20 %) et EDF Energies Nouvelles (40 %). Parallèlement, les chercheurs de l'INES préparent les générations suivantes de cellules solaires photovoltaïques en développant des cellules à très hauts rendements (>25 %). L'objectif est d'avoir en France un centre d'excellence dans le photovoltaïque qui pourra participer au développement et à la compétitivité d'une filière industrielle française.
La production de silicium polycristallin dans le monde est environ de 27 000 tonnes par an, dont 10 000 tonnes sont destinés au PV, auxquels se rajoutent les rebuts de silicium produits par l'industrie de l'électronique. Cette quantité de silicium permet de produire environ 1 GW de modules PV avec les technologies actuelles. Face à l'augmentation de la demande, on peut certes envisager une augmentation de la production de silicium mais on doit penser surtout à développer de nouvelles méthodes de production mois énergivores. De même, le rendement des cellules, de 15% pour les cellules actuellement commercialisées, peut encore être amélioré (25% en laboratoire).
(*)La production de matières premières (silicium) pour l'industrie solaire ne progresse pas aussi vite que la demande. Par conséquent, les fabricants ont des difficultés à y répondre. Le silicium constitue le semi-conducteur de presque toutes les cellules solaires. En 2005, 32.000 tonnes de silicium ont été utilisées pour les puces d'ordinateur et l'industrie solaire. Les 2 secteurs utilisent chacun 48% du silicium pur produit au niveau mondial. Depuis 1995, le marché de la cellule solaire augmente de 35% chaque année. Déjà en 2003, Fawer avait mentionné, dans son étude annuelle du secteur solaire, une pénurie de silicium à venir dès 2005, cette prévision a été vérifiée. La production mondiale de modules photovoltaïques prévue pour 2007 est de 1800MW. Le prix du polysilicium a doublé ces dernières années, d'où une augmentation de 10% du coût des installations solaires photovoltaïques. Depuis 2005, l'Agence Nationale de la Recherche (ANR) a inscrit les programmes de recherche sur le Solaire photovoltaïque dans ses appels à projets. Le silicium reste le matériau « roi » de l'énergie photovoltaïque avec de nombreuses déclinaisons.
Le marché est en théorie infini : les pays en voie de développement ont un potentiel de croissance supérieur à 100 %. On observe également une montée très rapide de nouveaux fabricants en provenance de l'Asie. Pour arriver à un marché de masse, toute la supply chain doit se mettre en place, ce qui va prendre du temps avant d'atteindre d'une certaine stabilité. L'énergie photovoltaïque bénéficie pour le moment d'un système d'aide en France mais cette technologie devrait rapidement être rentable en raison notamment de l'augmentation des prix des autres énergies. La diminution des coûts de l'énergie photovoltaïque passera par la construction de parcs industriels géants qui permettront de diminuer la part des frais fixes.
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