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- Tableau synthétique des atouts des cellules PERC et TOPCon
- Les cellules de Type P et les cellules de Type N : une histoire de dopage
- Les cellules photovoltaïques PERC
- Les cellules photovoltaïques de Type N et la technologie TOPCon
- Tendances dans les années à venir, la technologie TOPCon face aux autres technologies
- Regard sur la technologie TOPCon : solution photovoltaïque d'avenir ou étape transitionnelle ?
- Bilan sur l’évolution des technologies photovoltaïques PERC/TOPCon
La Recherche et Développement (R&D) a permis de faire de grandes avancées dans le domaine du solaire photovoltaïque. Les panneaux sont de plus en plus puissants et de plus en plus performants.
La technologie PERC est la plus répandue et a été la plus utilisée durant quelques années, mais 2023 a marqué la percée des panneaux photovoltaïques dotés de la technologie TOPCon sur le marché.
Le succès TOPCon devient retentissant en 2024, cette technologie de cellules dernière génération pourrait très probablement devenir la nouvelle norme dans les années à venir.
Nous faisons le point sur ces deux technologies et les avancées technologiques.
1. Tableau synthétique des atouts des cellules PERC et TOPCon
♦ Pour connaître les principales différences entre les cellules/panneaux PERC et TOPCon, nous vous proposons un tableau où sont indiqués sommairement les principaux atouts selon chaque technologie. Les cellules bénéficiant de la technologie PERC sont comparées à des cellules dites « standards ».
 Cellules de Type P PERC | Cellules de Type N TOPCon |
|---|---|
✦ Rendement global amélioré : environ 20% | ✦ Rendement global amélioré : environ 22% |
✦ Meilleures performances et rendement grâce à la diminution des pertes des porteurs de charge par recombinaison | ✦ Performances et rendement encore accrus grâce à la diminution des pertes des porteurs de charge par recombinaison |
✦ Performances et rendement améliorées grâce à la réflexion interne des rayons lumineux | ✦ Effet LID contré, dégradation induite par la lumière quasi inexistante : efficacité plus stable et plus durable |
✦ Chaleur interne réduite, performances augmentées par températures élevées, coefficient de température amélioré (% de pertes de puissance) : ➠ Pmax = -0,35% / °C d’élévation au-delà de 25 | ✦ Meilleures performances même par températures élevées, coefficient de température encore accru (% de pertes de puissance) : ➠ Pmax = -0,30% / °C d’élévation au-delà de 25 ° |
✦ Meilleures performances par faible luminosité | ✦ Performances encore accrues par faible luminosité |
✦ Durabilité augmentée | ✦ Plus grande durabilité
|
✦ Excellent coefficient de bifacialité |
♦ Ces atouts sont très largement évoqués sur les sites internet et fiches techniques des panneaux photovoltaïques. Pour une meilleure compréhension de ces données, nous vous apportons toutes les informations et explications détaillées dans les chapitres suivants.
♦ L’objectif de cet article n’est pas de disséquer chaque technologie pour fournir une simple étude comparative. En effet, il nous semble surtout essentiel d’offrir une vision plus précise sur les avancées et évolutions actuelles et à venir, et de faire la lumière sur la transition technologique que représente l’innovation TOPCon.
2. Les cellules de Type P et les cellules de Type N : une histoire de dopage :
♦ Un module photovoltaïque est constitué d’un assemblage de cellules de silicium monocristallin reliées entre elles (interconnectées). La grande majorité des panneaux monocristallins sont composés de cellules de Type P PERC. Avant d’aborder cette technologie, il est nécessaire d’expliquer ce qui constitue une cellule photovoltaïque « standard » de Type P. Voici l’essentiel pour bien comprendre.
✦ Les cellules de Type P
❖ Une cellule photovoltaïque de Type P est en réalité constituée de deux couches de silicium dont la composition atomique a été modifiée différemment. On parle de dopage :
➛ La couche supérieure exposée à la lumière, présente un surplus d’électrons grâce à l’ajout d’atomes de phosphore, c’est la couche de silicium de type N, on dit qu’elle est dopée N (négativement). Chaque atome de phosphore fournit un électron libre au silicium.
➛ La couche inferieure présente un déficit en électrons grâce à l’ajout d’atomes de bore, c’est la couche de silicium de type P, le silicium est dopé P (positivement). Chaque atome de bore fournit un trou d’électron libre au silicium.
❖ Les électrons et trous en excès dans chaque couche sont dits porteurs de charges majoritaires. Notons que la couche dopée N est bien plus mince que la couche dopée P mais elle est plus densément dopée.
❖ Le dopage engendre la formation d’une zone frontière entre les deux couches dopées P et N, appelée jonction PN. La réalisation de la jonction PN est fondamentale pour permettre la circulation des électrons.
❖ Lorsqu’un photon du spectre lumineux entre en collision avec un atome du silicium, il transmet son énergie à un électron. Si l’énergie absorbée est suffisante, l’électron, qui est une charge négative, est arraché à l’atome du silicium, il laisse alors ce que l’on nomme un « trou d’électron » de charge positive. Les électrons libérés se mettent en mouvement à la recherche d’autres » trous » où se repositionner.
❖ Le dopage du silicium et la jonction PN qui en résulte permettent de générer ces paires électrons-trous et de séparer les charges de chaque côté de la cellule. L’objectif consiste à obliger les électrons et trous à se déplacer dans une seule et même direction et à empêcher la recombinaison des électrons-trous pour qu’ils puissent rester en mouvement. Chaque paire électron-trou générée contribue à la production d’un courant électrique. La différence de potentiel établie et les contacts métalliques conducteurs à la surface des couches P et N permettent la circulation des électrons vers le circuit externe.
❖ Lorsqu’il y a recombinaison, l’énergie qui a été absorbée est dissipée. En outre, l’énergie des photons, insuffisante ou en excès, non convertie en électricité, est également dissipée sous forme de chaleur.
❖ Grâce à l’effet photovoltaïque, il se produit en permanence un processus de génération et de recombinaison de paires électron-trou. La durée de vie de ces paires est très courte mais suffisante pour être exploitée et produire un courant électrique tant que l’ensoleillement est suffisant. C’est ainsi que l’énergie solaire est convertie en courant électrique continu.
❖ Il existe également des cellules photovoltaïques dites de Type N où les couches P et N sont inversées. Cette technologie de nouvelle génération est à l’heure actuelle moins répandue mais elle est de plus en plus utilisée, désormais largement plébiscitée, elle est aujourd’hui incontestablement aussi prisée que « convoitée ». Jusqu’au premier semestre 2024, les cellules de Type P étaient encore privilégiées pour la fabrication des panneaux photovoltaïques, le plus souvent dotées de la technologie PERC, elles sont d’ailleurs devenues la norme en quelques années. Nous vous expliquons tout sur les cellules P PERC dans le chapitre suivant…
➥ Voir l’article complet sur le dopage Au cœur de la cellule solaire pour comprendre l’effet photovoltaïque : dopage du silicium cristallin, production d’électricité
2. Les cellules photovoltaïques PERC
♦ Vous le savez maintenant, le dopage des cellules de silicium cristallin décrit précédemment correspond à la fabrication de la grande majorité des panneaux jusqu’alors les plus utilisés. On parle de cellules de Type P. Pourquoi cette terminologie ? Tout simplement parce que la couche inférieure dopée positivement au bore, donc dite de Type P, constitue la couche de « base » et la plus épaisse. La couche de Type N dopée négativement au phosphore sert de couche conductrice et émettrice en face avant, elle est bien plus fine.
♦ Les cellules standards de Type P sont très généralement associées à la technologie PERC (Passivated Emitter Rear Cell), cette technologie permet d’augmenter les performances.
♦ Concrètement, les panneaux PERC sont dotés d’une couche supplémentaire dite de passivation diélectrique à l’arrière de la cellule. Il peut s’agir d’un film très mince de dioxyde de silicium (SiO2) ou d’une couche en nitrure de silicium (Si3N4) avec une couche d’oxyde d’aluminium (Al2O3), mais les possibilités sont diverses.
♦ Les cellules de Type P PERC dominent le marché, l’utilisation de la couche de passivation PERC s’est très vite répandue à partir de 2019.
♦ Quels sont les avantages et intérêts des panneaux photovoltaïques PERC ? Nous vous donnons ci-après les principaux éléments de réponse en fournissant les explications pour chaque phénomène.
✦ PERC = diminution de la recombinaison des porteurs de charge
❖ Comme expliqué dans le premier chapitre de cet article, lorsque la cellule est exposée à la lumière, chaque photon qui entre en collision avec un atome du silicium transmet son énergie à un électron. Si l’énergie absorbée est suffisante, l’électron est libéré et laisse un « trou d’électron » (absence d’électron). Les électrons libérés se mettent en mouvement à la recherche d’autres » trous » où se repositionner. Les électrons et trous sont les porteurs de charge, or pour générer un courant électrique, ils doivent être maintenus séparés et en mouvement. Lorsqu’un électron et un trou se rencontrent et se réunissent, il y a ce que l’on appelle « recombinaison ». Chaque paire électron-trou qui se reforme réduit le nombre d’électrons libres en circulation et donc la quantité d’énergie électrique générée pendant un temps donné. Plus les recombinaisons sont importantes, plus la cellule perd en rendement de conversion.
❖ La structure et la composition de la cellule doivent non seulement obliger les électrons à circuler dans un même sens mais elles doivent aussi permettre d’empêcher la recombinaison rapide des électrons et trous.
❖ L’un des intérêts majeurs de la passivation diélectrique d’une cellule photovoltaïque est justement limiter la perte des porteurs de charges en mouvement par recombinaison. De manière très simplifiée, l’ajout de la couche de passivation PERC à l’arrière de la cellule agit telle une barrière permettant de réduire les possibilités de recombinaison des paires électron-trou en surface.
❖ Grâce à la solution technologique par passivation, il y a ainsi davantage d’électrons en mouvement. Le flux d’électrons libres étant augmenté (intensité), la puissance du courant délivré est accrue. La cellule gagne en production électrique et efficacité.
✦ PERC = de meilleures performances grâce à la réflexion
❖ Lorsque les rayons incidents frappent la cellule de silicium, l’énergie de leurs photons est transmise aux électrons des atomes de silicium, si l’énergie est suffisante, ces derniers sont mis en mouvement et un courant électrique est généré. Mais concrètement, il n’y a pas transfert de l’énergie de tous les rayons.
❖ Hélas, une partie des rayons lumineux qui atteignent les couches de silicium peuvent les traverser sans transmettre leur énergie. Dans ce cas il n’y a pas de courant généré. Un des intérêts majeurs de la technologie PERC est d’augmenter les possibilités de transmission de l’énergie solaire.
❖ La couche PERC en face arrière permet justement de réfléchir une partie des rayons lumineux dont l’énergie n’a pas été captée. La réflexion interne constitue donc « une seconde chance » d’absorption de l’énergie au niveau de la cellule.
❖ Toute la lumière réfléchie dont l’énergie a finalement pu être absorbée par la cellule améliore la capacité de production d’énergie. Le courant qui résulte de la réflexion constitue de l’énergie électrique additionnelle comparativement à une cellule non dotée d’une couche PERC. Puisqu’il y a plus d’énergie solaire convertie en électricité, le rendement et l’efficacité de la cellule sont accrus. Les cellules PERC ont en moyenne un rendement de 20%.
✦ PERC = moins de chaleur générée grâce à la réflexion
❖ Un panneau photovoltaïque monocristallin convertit en moyenne 20 % de l’énergie du rayonnement solaire en énergie électrique. C’est ce que l’on appelle donc le rendement. Outre la perte d’énergie par réflexion, l’énergie absorbée non-transformée en électricité se dissipe sous forme de chaleur.
❖ La chaleur excessive altère la capacité de production d’électricité. Au-delà de 25 °C en température de surface des cellules, les performances d’un panneau ne sont plus optimales, il y a une dégradation de la puissance par degré d’élévation. Cette perte de puissance est mentionnée parmi les données électriques du panneau, il s’agit du coefficient de température.
❖ Concrètement, plus la température augmente au sein des cellules, plus la tension baisse et plus la puissance du courant délivré diminue. L’intensité du courant est par contre très peu impactée par la température. La puissance P (en Watts) est égale au produit de la tension U (en volts) par l’intensité I (en ampères), soit P = U x I, on comprend ainsi pourquoi la puissance baisse si la température s’élève.
❖ La couche de passivation PERC réfléchit une partie des rayons lumineux, au lieu d’être totalement dissipée en chaleur, cette énergie additionnelle captée est absorbée par la cellule et convertie en courant électrique. Outre le gain en production, la cellule PERC chauffe moins, in fine, elle produit mieux puisque la tension baisse moins comparativement à une cellule non PERC.
❖ Les rayons lumineux sont des ondes électromagnétiques qui se distinguent par leur fréquence et leur longueur d’onde. Au-delà de certaines grandes longueurs d’ondes, les cellules de silicium ne peuvent absorber l’énergie des photons lumineux. L’énergie de ces rayons qui traversent la cellule chauffe la face arrière de la cellule et notamment au niveau de la métallisation qui accumule cette chaleur. Grâce à la réflexion de la couche PERC, une partie de ces rayons sont réfléchis vers l’extérieur évitant ainsi un échauffement interne. La cellule gagne encore en efficacité.
❖ Grâce à la couche de passivation PERC, la réflexion des rayons permet de réduire la dissipation de l’énergie sous forme de chaleur, les cellules PERC gagnent ainsi en performances. Moins la température est élevée, plus la capacité de conversion de l’énergie en électricité est importante. Comparativement à des cellules « standards », le coefficient de température est amélioré, la puissance de sortie maximale (Pmax) du panneau diminue en moyenne de 0,35 pour chaque degré Celsius d’augmentation de la température au-delà de 25°C % (soit Coeff. / Pmax = -0,35% / °C).
✦ PERC = de meilleures performances par faible luminosité
✥ Une histoire de longueurs et couleurs d’ondes
⤷ Comme évoqué précédemment, les rayons lumineux sont des ondes électromagnétiques. Plus la couleur des rayons lumineux visibles du spectre apparaissent violet, plus la longueur d’onde est courte (environ 400 nm). A contrario, plus la couleur perçue tend vers le rouge, plus la longueur d’onde est longue (environ 800 nm).
⤷ Tôt le matin et en fin de journée, le soleil est plus bas sur l’horizon, les rayons lumineux doivent traverser une plus grande distance à travers l’épaisseur d’atmosphère. Or, plus le trajet dans l’épaisseur de l’atmosphère est long, plus il y a dispersion et diffusion* des courtes longueurs d’onde, notamment de couleur bleue jusqu’au violet, on parle de diffusion dite de Rayleigh. La lumière au lever et au coucher du soleil est donc privée d’une grande partie de ses composantes spectrales de courtes longueurs d’onde. Ces dernières étant préférentiellement diffusées, elles ne parviennent pas jusqu’à nous. Cette luminosité va du jaune orangé au rouge parce qu’elle comporte davantage de rayons de grandes longueurs d’ondes. Ceci explique pourquoi le soleil et le ciel apparaissent orangés voire rouges le matin et le soir.
⤷ Lorsque le ciel est couvert, lorsqu’il y a des nuages, du brouillard ou de la neige, les rayons lumineux sont également diffusés en raison des fines gouttelettes d’eau ou autres particules présentes dans l’atmosphère. Néanmoins, la diffusion affecte globalement toutes les longueurs d’onde du spectre de la lumière visible (les nuages apparaissent blancs). Plus les nuages sont épais, moins les rayons peuvent les traverser, la partie inférieure visible étant dans l’ombre, ils nous apparaissent gris voire très sombres.
* lorsqu’il y a diffusion, le rayonnement lumineux est renvoyé et « dispersé » dans toutes les directions
✥ PERC : une histoire de longueurs d’ondes réfléchies
⤷ Rappelons quelques principes fondamentaux :
‣ plus la longueur d’onde est courte (et de petite fréquence), plus la quantité d’énergie d’un photon est grande.
‣ plus l’angle d’incidence s’approche de la perpendiculaire, plus l’intensité augmente.
‣ plus le soleil est haut et proche, et plus l’intensité est forte.
‣ plus le rayon lumineux est intense, et plus le nombre de photons est grand
Ainsi, par faible luminosité du soir et du matin, la lumière étant principalement composée de grandes longueurs d’ondes, la quantité d’énergie des photons présents est plus faible, en outre, l’intensité étant moindre, il y a aussi moins de photons (le soleil est plus bas et plus éloigné). Par faible luminosité et lumière diffuse, la production d’énergie est donc moindre, mais un panneau photovoltaïque continue de produire malgré tout. L’objectif est donc d’avoir la plus grande production possible même dans ces conditions de faible luminosité ! Voilà tout l’intérêt d’ajouter une couche de passivation PERC qui va réfléchir une partie des rayons lumineux !
⤷ Grâce à la couche de passivation PERC, chaque rayon réfléchi a potentiellement une chance supplémentaire de céder son énergie à la cellule. La cellule photovoltaïque PERC peut absorber et convertir davantage d’énergie des rayons, même de grandes longueurs d’ondes. Toute l’énergie absorbée additionnelle augmente la capacité de production d’énergie électrique. Certes, en début et fin de journée, les photons sont moins nombreux et leur énergie est moindre, mais cela reste de l’énergie supplémentaire qui peut être convertie ! Bien entendu lorsque l’énergie du photon transmise devient insuffisante, il n’y a plus de courant généré, c’est ce qui se produit lorsque soleil est trop bas et la luminosité trop faible.
⤷ De la même manière, lorsque la lumière est diffuse en raison de la météo, le phénomène de réflexion multiplie les chances d’exploiter l’énergie des rayons qui traversent la cellule.
⤷ La réflexion des rayons lumineux est un des atouts majeurs de la technologie PERC, les cellules photovoltaïques sont capables de capter et convertir une plus grande quantité d’énergie du rayonnement solaire diffus. L’ajout de la couche PERC améliore donc les performances et la production électrique par faible luminosité.
⤷ Plus encore, comparativement à une cellule standard, toute l’énergie des rayons réfléchis et convertie en électricité ne se transforme pas en chaleur. L’échauffement est moindre et la cellule est plus efficace.
✦ Durabilité des cellules PERC
❖ La technologie PERC a permis d’élaborer des cellules d’une grande efficacité de conversion d’énergie. Or plus le rendement est important, moins il y a dissipation de l’énergie solaire sous forme de chaleur. De surcroît, les performances sont améliorées et plus stables dans diverses conditions de luminosité et de température. La couche de passivation réduit l’échauffement interne et protège davantage la cellule des facteurs environnementaux.
❖ Toutes ces améliorations se traduisent non seulement par une puissance de sortie globale plus élevée mais aussi par une plus grande longévité.
❖ La plupart des panneaux PERC bénéficient d’une garantie fabricant comprise entre 20 et 25 ans et d’une garantie de performances sur 25 ans. La dégradation de la puissance de sortie est généralement garantie selon une perte annuelle linéaire maximale de 0,5% par an après la première année.
❖ Les panneaux PERC ont des performances plus élevées mais aussi plus stables dans le temps (dégradation réduite), leur durabilité est ainsi améliorée.
✦ Technologie PERC : conclusion récapitulative
❖ Le principe de la passivation est avant tout de réduire les pertes d’énergie causées par la recombinaison des porteurs de charge.
❖ Somme toute, l’ajout de la couche PERC à l’arrière de la cellule photovoltaïque permet d’augmenter la capacité de conversion de l’énergie solaire en électricité et de réduire la dissipation d’énergie sous forme de chaleur. En captant et en absorbant davantage d’énergie des rayons lumineux incidents, la couche de passivation PERC permet d’augmenter la capacité de production d’énergie électrique.
❖ La technologie PERC confère au panneau un meilleur rendement de conversion de l’énergie solaire en électricité sur toute la durée de fonctionnement. Une cellule photovoltaïque dotée d’une couche de passivation PERC est donc en résumé une cellule plus efficace comparativement à une cellule standard. Cette technologie améliore l’ensemble des performances même par forte chaleur et luminosité réduite, elle contribue également à une plus grande stabilité de la production, rendant, de facto, les cellules plus durables.
❖ La technologie PERC a fait ses preuves, elle a très largement été adoptée à l’échelle mondiale, et elle reste encore prépondérante sur le marché. Comme toutes les grandes avancées dans le domaine du photovoltaïque, elle a démontré qu’il était possible de toujours mieux optimiser l’énergie solaire pour nous fournir une énergie durable.
3. Les cellules photovoltaïques de Type N et la technologie TOPCon
♦ Comme évoqué précédemment, une technologie récente consiste à utiliser des cellules de Type N. La structure de ces cellules de silicium cristallin se caractérise par une couche de silicium de Type N formant la base et une couche supérieure émettrice de Type P. Comparativement à une cellule de Type P standard, les couches P et N sont donc « inversées ». La « base » d’une cellule de Type N est ainsi dopée négativement au phosphore tandis que la couche supérieure, beaucoup plus fine, est de Type P dopée positivement au bore.
♦ Les cellules monocristallines de Type N de dernière génération sont aujourd’hui souvent associées à la technologie TOPCon (pour Tunnel Oxide Passivated Contact).
♦ Tout comme la technologie PERC, la technologie TOPCon consiste à ajouter une couche de passivation à l’arrière de la cellule photovoltaïque. Cette innovation technologique améliore encore les performances et rendement comparativement aux cellules PERC.
♦ Le principe de la technologie TOPCon repose donc sur l’introduction d’une couche de passivation entre la couche de silicium de Type N et les contacts métalliques à l’arrière. La conception d’une cellule TOPCon consiste généralement à utiliser une couche ultra-mince de dioxyde silicium (SiO2) et une couche de poly-silicium hautement dopé (poly-Si). L’ajout de ces deux couches en contact forme ladite couche de passivation arrière.
Schémas de l'architecture d'une cellule PERC et d'une cellule TOPCon
✦ Petit historique de la technologie TOPCon
❖ Ce sont les scientifiques du plus grand institut de recherche et développement sur l’énergie solaire en Europe qui ont élaboré la technologie TOPCon. L’institut allemand Fraunhofer ISE* a en effet commencé à développer ces cellules solaires à haut rendement dès 2013. L’objectif de leurs recherches était et reste d’obtenir un rendement plus élevé, la structure de la cellule de silicium a ainsi été repensée en intégrant un tout nouveau type de contact arrière. Pari réussi puisque cette innovation technologique est aujourd’hui en passe de bouleverser tout le marché des panneaux photovoltaïques.
* Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (Institut pour les systèmes d’Energie Solaire)
❖ De tests en prototypes, et à la fabrication à grande échelle, les premières grandes lignes de production de cellules TOPCon sont lancées en 2019.
❖ Les débuts sont en réalité timides. Dans les faits, pour la grande majorité des fabricants la question est de décider quelle orientation choisir en termes de technologie pour le développement de panneaux plus performants. Or les hésitations sont encore grandes concernant la technologie TOPCon… Rappelons que le marché des cellules photovoltaïques est alors très largement dominé par l’utilisation de cellules à homojonction constituées d’un seul type de semi-conducteur, le silicium monocristallin, or la difficulté est de proposer des cellules toujours plus efficaces. Alors quelle stratégie suivre ? Utiliser des cellules uniquement monocristallines ou développer des cellules associant plusieurs semi-conducteurs ? La technologie TOPCon est alors peut-être la solution, elle permet de conserver des cellules de silicium monocristallin et semble prometteuse en termes de performances et rendements. Il existe néanmoins une autre alternative très sérieuse : la technologie HJT ! Son principe repose sur la combinaison de silicium monocristallin avec du silicium amorphe pour former des cellules à hétérojonction. La technologie hybride HJT (Heterojunction Technology) offre des perspectives d’efficacité vraiment attrayantes mais nécessite de revoir tous les process de fabrication, leur coût reste donc un frein. Il existe bien entendu d’autres technologies envisageables, il revient à chaque fabricant de cellules photovoltaïques de faire le choix pertinent, à l’heure où le déploiement du photovoltaïque est exponentiel, les enjeux sont considérables…
❖ L’année 2023 marque un réel tournant dans la production de masse, pour un grand nombre de fabricants la technologie TOPCon apparait finalement comme la solution à privilégier. Les avancées potentielles concernant les cellules de Type P PERC semblent désormais limitées techniquement, il faut donc réagir vite et trouver l’alternative la plus appropriée. C’est ainsi que la plupart des leaders de l’industrie solaire photovoltaïque décident de se lancer dans la transition de la technologie PERC vers la technologie TOPCon.
❖ Ce choix est d’autant plus judicieux qu’il est assez aisé d’adapter les lignes de production. Cette technologie permet de conserver globalement les mêmes équipements utilisés pour la production de cellules de Type P PERC, cette adaptabilité permet de limiter les coûts d’investissement. Bien entendu, outre l’adaptation des process industriels, il reste à y intégrer les équipements nécessaires à l’ajout de la couche de passivation TOPCon. La transition a deux grands enjeux : les coûts de production, et le temps ! La course est effectivement lancée, il faut très rapidement être opérationnel. Les coûts de production ont indubitablement une incidence sur l’attractivité et donc la demande, or si la demande est au rendez-vous, il faut être en mesure d’y répondre promptement. Et si tout va bien, il y a logiquement effet boule de neige… Faire le choix de la technologie innovante TOPCon, c’est se tourner vers l’avenir en proposant des cellules à haut rendement, plus performantes et encore plus durables, tout en stimulant la demande grâce à un coût abordable et accessible. Somme toute, les fabricants qui optent pour les cellules de Type N TOPCon misent sur le potentiel d’une large adoption de cette technologie, et visent donc une grande et rapide expansion de la capacité de production industrielle.
❖ L’année 2024 semble faire échos aux projections, la technologie TOPCon fait une grande percée sur le marché, l’effet est incontestablement retentissant, l’innovation semble en bonne voie pour s’imposer. Quoiqu’il en soit c’est une avancée technologique qui suscite désormais une attention indéniable et considérable. Elle est là ! Tous savent qu’il faut en tenir compte, elle secoue toute l’industrie photovoltaïque, son impact est désormais une évidence. Les cellules de Type N TOPCon marquent une nouvelle étape…
✦ TOPCon = diminution de la recombinaison des porteurs de charge et meilleur rendement
❖ Qu’il s’agisse de la technologie PERC ou TOPCon, l’intérêt de la passivation est de maintenir le plus longtemps possible les électrons et trous d’électron séparés avant recombinaison, et de maximiser leur nombre en mouvement. C’est le flux de ces porteurs de charge en mouvement qui génère le courant électrique. Plus leur nombre en mouvement est grand, plus l’intensité et la puissance du courant sont importantes. La structure de la cellule monocristalline de Type N combinée aux caractéristiques de la couche de passivation TOPCon permet de réduire encore plus efficacement la recombinaison des porteurs de charge.
❖ Moins il y a de porteurs de charges qui se rencontrent et se réunissent (recombinaison), moins il y a de pertes d’énergie, les cellules TOPCon sont donc plus efficaces. La capacité de conversion de l’énergie solaire en électricité étant accrue, elles offrent des taux de rendements plus élevés comparativement aux cellules conventionnelles. In fine, la production d’électricité est augmentée.
❖ Une cellule monocristalline standard de Type P offre généralement un taux de rendement inférieur à 19%, une cellule de Type P PERC permet d’atteindre un rendement moyen de 20%, voire 21% en associant d’autres technologies. En réduisant encore les pertes d’énergie par recombinaison des porteurs de charge, la technologie TOPCon associée aux cellules de Type N offre un rendement énergétique qui se situe généralement entre 21,5 % et 22,5%. D’après diverses études et expérimentations, elles pourraient dépasser un taux de 25 % en conditions réelles dans un proche avenir (taux atteint en laboratoire à l’été 2024).
✦ TOPCon = une structure qui contre la perte d’efficacité par effet LID
❖ La dégradation induite par la lumière, dite LID (Light Induced Degradation), se caractérise par une perte précoce de puissance et d’efficacité de la cellule, elle se manifeste lors des tous premiers temps d’exposition aux rayons lumineux. L’effet LID peut entrainer une diminution de la puissance de sortie d’environ 2 % à 3 % au cours de la première année de fonctionnement. Ce phénomène déclenché par l’exposition aux rayonnements, se stabilise finalement rapidement, mais il altère néanmoins définitivement les performances de la cellule photovoltaïque. La cellule ne peut retrouver sa capacité de rendement initiale. Toutes les cellules cristallines n’ont pas la même sensibilité à l’effet LID, tout dépend de leur structure et de leur composition.
❖ Les cellules de Type P sont constituées d’une base de silicium dopée en atomes de bore, c’est en fait ce dopage qui favorise l’effet LID. Ce phénomène est largement attribué à l’interaction du bore avec l’oxygène présents au sein des cellules. Les impuretés d’oxygène sont introduites involontairement lors du processus de fabrication des cellules monocristallines. Il se produit une formation de complexes de bore-oxygène (B-O) qui s’active lorsque le silicium cristallin est soumis au rayonnement solaire. Ces complexes agissent comme des défauts, des pièges qui génèrent la recombinaison des porteurs de charge et provoquent une dégradation de leur durée de vie (BO-LID). La diminution des porteurs de charge disponibles réduit la capacité initiale de la cellule à générer un flux d’électrons par effet photovoltaïque.
❖ La LID provoque donc une diminution des performances, l’efficacité de conversion de la cellule photovoltaïque est altéré. Ce phénomène de dégradation est important lors des premiers jours et semaines d’exposition aux rayons lumineux, puis il s’amenuise progressivement jusqu’à se stabiliser après quelques mois. L’effet LID est en quelque sorte une phase d’ajustement qui entraîne malheureusement une baisse significative de la puissance de sortie globale au cours de la durée de vie de 30 à 40 ans de la cellule.
❖ La dégradation est à fortiori liée au ratio bore-oxygène dans le substrat silicium cristallin : plus les teneurs en oxygène et bore sont importantes, plus la dégradation est conséquente une fois la cellule exposée à la lumière.
❖ Les fabricants s’efforcent à améliorer l’efficacité et la stabilité des performances des cellules photovoltaïques, la dégradation induite par la lumière constitue donc une préoccupation majeure. Certains fabricants de cellules de Type P ont par conséquent développé des technologies afin de garantir une dégradation minimale par effet LID (dites anti-LID). Si ces technologies permettent effectivement d’obtenir des cellules plus performantes en limitant l’effet LID, le phénomène ne peut toutefois être totalement éliminé en raison du substrat dopé en bore des cellules de Type P.
❖ Les cellules TOPCon sont de Type N, elles sont donc composées d’une base dopée au phosphore (N) et non au bore, seule la fine couche émettrice en surface est dopée au bore (P). La formation de complexes bore-oxygène est, de facto, pratiquement impossible, la dégradation induite par la lumière est, in fine, quasi inexistante.
❖ Les panneaux photovoltaïques dotés de la technologie TOPCon ne sont donc pas vulnérable à l’effet LID. Vous l’avez compris, cette immunité se joue au niveau de la structure spécifique des cellules de Type N et du dopage des couches de silicium. Le substrat dopé au phosphore permet à la cellule de conserver des performances stables même lors des premiers temps exposition.
❖ Quelle que soit la technologie utilisée, la diminution de puissance de sortie est toujours plus conséquente pendant la première année de fonctionnement, mais elle ne dépasse pas 1% pour un panneau TOPCon. Cette donnée chiffrée est mentionnée dans les garanties dites de performances des panneaux photovoltaïques (fiches techniques). Les cellules n’étant pas affectées par l’effet LID, la perte globale de performances annoncée lors de la première année est minime pour un panneau TOPCon.
❖ Comparativement aux cellules de Type P, la différence de structure et de dopage permettent de contrer l’effet LID. Cet atout confère aux cellules TOPCon des performances et une efficacité plus stables et durables, il contribue également à un meilleur rendement de conversion tout au long de la durée de fonctionnement.
✦ TOPCon = meilleures performances par températures élevées
❖ Comme cela a été évoqué dans le chapitre précédent, au-delà de 25 °C en température de surface des cellules, les performances d’un panneau accusent une perte de puissance pour chaque degré d’élévation de température. Le coefficient de température retranscrit de manière chiffrée ce phénomène dans les données électriques du panneau.
❖ Les cellules TOPCon offrent un coefficient de température amélioré, elles sont encore moins sensibles à la chaleur comparativement à des cellules PERC conventionnelles. Concrètement, cela signifie qu’elles sont capables d’atteindre une meilleure production électrique même lorsque la température augmente et dépasse 25°C en surface des cellules.
A savoir : la température peut atteindre 70 °C par forte chaleur et grand rayonnement solaire…
❖ Le coefficient de température des cellules PERC est en moyenne de -0,40 % par degré d’élévation (Pmax). Dans le cas des cellules TOPCon, le coefficient de température est d’environ -0,30 % /°C. Ce pourcentage inférieur a un réel impact sur les performances. L’écart vous parait dérisoire ? Voici un exemple pour mieux comprendre l’incidence.
Imaginons une température en surface de 55°C (aux beaux jours et par beau temps), soit 30°C au-delà de 25°C :
➛ Incidence sur un panneau TOPCon : la puissance maximale peut subir jusqu’à 9 % de perte (30 x 0,3)
➛ Incidence sur un panneau PERC : la puissance maximale peut subir jusqu’à 12 % de perte (30 x 0,4)
Les chiffres parlent d’eux même, non ?
❖ Plus la chaleur est élevée, plus elle nuit à la production d’électricité photovoltaïque, c’est indéniable, néanmoins, dans de telles conditions, les cellules TOPCon sont moins affectées, elles sont par conséquent plus performantes et plus efficaces. Le gain de production en électricité est à considérer sur toutes les heures et jours de l’année où la température en surface devient trop élevé. Vous l’avez compris, le coefficient de température ne doit surtout pas être négligé.
❖ Les panneaux photovoltaïques TOPCon sont donc d’autant plus adaptés aux régions où le climat est chaud et très ensoleillé durant les beaux jours.
✦ TOPCon = meilleures performances par faible luminosité
❖ La couche de passivation TOPCon des cellules de Type N permet de capter, absorber et convertir davantage d’énergie des différentes longueurs d’onde du spectre lumineux.
❖ Chacun le sait, la production d’une cellule photovoltaïque varie selon l’énergie du rayonnement solaire, elle diminue lorsque les phénomènes météorologiques sont défavorables (temps couvert, pluvieux…), ou lorsque la luminosité est moindre en début ou fin de journée (rayonnement appauvri en courtes longueurs d’ondes du bleu au violet). Or, toute la structure d’une cellule de Type N TOPCon contribue à améliorer les performances quelles que soient les conditions d’ensoleillement et de luminosité, que le rayonnement solaire soit direct ou diffus. In fine, les cellules TOPCon sont plus efficaces même en conditions de faible luminosité.
❖ Les panneaux TOPCon assurent ainsi une meilleure capacité de production d’électricité sur une durée prolongée pendant la journée. Autrement dit, du matin au soir, les cellules de Type N TOPCon produisent mieux mais aussi plus longtemps. En outre, les performances accrues par faible luminosité rendent les panneaux TOPCon d’autant plus adaptés aux régions où l’ensoleillement est très variable et moins favorable.
✦ Plus grande durabilité des cellules TOPCon
❖ Comme évoqué précédemment les cellules TOPCon offrent un meilleur rendement par rapport aux cellules conventionnelles PERC, et elles ne sont pas sensibles à l’effet LID. Les cellules TOPCon sont de facto reconnues pour leur plus grande fiabilité et une meilleure durabilité.
❖ Tout panneau photovoltaïque accuse une perte de la capacité de production au fil des années, grâce à la technologie TOPCon et la conception des cellules de Type N, les performances sont plus durables.
❖ Rappelons que c’est la quantité et le flux d’électrons en mouvement qui détermine la capacité du panneau photovoltaïque à produire un courant électrique pour un niveau de rayonnement solaire donné. Toute altération de l’efficacité de la cellule à convertir l’énergie solaire en électricité diminue la quantité d’énergie électrique pouvant être générée. Plus l’efficacité est grande et stable, plus la durée de vie de la cellule est longue.
❖ Les garanties de performances des panneaux TOPCon attestent de la durabilité en termes de production. Outre la garantie produit contractuelle, les fabricants garantissent également une puissance de sortie minimale après la première année (évoquée dans la section précédente), puis sur une période donnée selon une perte linéaire. Les valeurs sont exprimées en pourcentages et calculées par rapport à la puissance initiale.
‣ La garantie de performances des panneaux PERC conventionnels est le plus souvent établie sur 25 ans. La puissance de sortie minimale est généralement comprise entre 85% et 88% du nominal initial à 25 ans. La perte linéaire garantie est de 0,5% par an maximum après la première année.
‣ Les panneaux de Type N TOPCon bénéficient généralement d’une garantie de performances sur 30 ans. A la 30ème année, la puissance de sortie minimale est garantie au-delà de 87,5% de la puissance nominale initiale (au moins 90 % environ après 25 ans). Après la première année, la perte linéaire est garantie selon une dégradation annuelle maximale de 0,4 %.
❖ La dégradation de puissance est donc moins importante lorsque les panneaux sont dotés de la technologie TOPCon, en outre, comparativement aux cellules PERC, les performances sont maintenues sur une plus longue durée. Nous souhaitons toutefois nuancer nos propos, car objectivement il ne faut oublier que les cellules PERC ont une grande longévité et des performances sont somme toute déjà très élevées.
❖ Nous l’avons vu, les cellules TOPCon offrent un haut rendement remarquable, de surcroît, les performances restent très stables, et ce, très longtemps. L’ensemble de ces qualités confèrent aux panneaux TOPCon une impressionnante durabilité au service d’une production en électricité accrue. In fine, durabilité et constance de performances sont synonymes d’un plus grand nombre de kWh générés tout au long de la durée de fonctionnement.
✦ Bifacialité remarquable des cellules TOPCon
❖ La conception spécifique des cellules des panneaux photovoltaïques bifaciaux (à double face) permet de capter et convertir l’énergie des rayons lumineux grâce aux deux faces. Comme tous les panneaux monofaciaux, la face avant capte la lumière directe ou diffuse et éventuellement réfléchie du soleil, cependant la face arrière a également la particularité de capter les rayons lumineux réfléchis par l’environnement (rayonnement solaire direct et diffus) et le rayonnement diffus.
❖ La production liée à la face arrière dépend donc principalement de l’effet d’albedo (selon la végétation, le type de sol, les façades à proximité, la position du soleil, les nuages, la hauteur des modules, tout autre élément alentour…). Les panneaux bifaciaux sont généralement installés au sol ou sur trackers. Bien évidemment, cette technologie n’est pas adaptée aux installations en surimposition sur toiture, la face arrière n’étant pas exposée aux rayons lumineux (et encore moins s’il s’agit d’intégration à la toiture).
❖ La technologie bifaciale exige bien entendu une conception transparente en face arrière, généralement en verre pour la robustesse et durabilité. Or, les panneaux TOPCon sont très adaptés à la bifacialité en raison de la face arrière transparente des cellules. En effet, contrairement à la plupart des cellules PERC, il n’y a pas de plaque conductrice recouvrant toute la surface de la face arrière.
❖ En outre, les cellules de Type N TOPCon offrent généralement un coefficient de bifacialité supérieur à celui des cellules bifaciales de Type P PERC conventionnelles (dont la structure a été adaptée pour permettre de capter l’énergie solaire en face arrière). Le coefficient de bifacialité correspond au ratio de performance et rendement de la face arrière du panneau par rapport à ceux de la face avant pour un rayonnement équivalent (irradiance identique). Sous conditions de test standardisées, dites STC (Standard Test Conditions), ce coefficient est généralement compris entre 70 et 75 % pour les panneaux PERC et peut atteindre 80 à 85% pour les panneaux TOPCon.
❖ Par rapport à un panneau monofacial, l’absorption en face arrière des rayons lumineux permet d’augmenter la production d’électricité globale. Ce gain en énergie solaire convertie en électricité se situe entre 3 à 15% en montage fixe, et peut même atteindre 30 à 40% lorsque le panneau est placé sur un tracker (structure motorisée qui permet d’orienter le panneau selon la « course » du soleil). Le surplus d’énergie produite est néanmoins à considérer avec prudence et modération. Plus le coefficient de bifacialité est élevé, plus la capacité de production potentielle d’électricité de la face arrière pourra être importante, c’est mathématique, c’est une évidence. Oui mais… Dans la pratique et en conditions réelles, le gain en production grâce à la face arrière des cellules, dit gain bifacial, dépend certes du coefficient bifacial, mais il dépend surtout du montage (inclinaison, orientation…), de la localisation et de l’environnement ! Les performances sont très variables, elles sont intrinsèquement liées à l’albedo, c’est pourquoi les sols et environnement clairs sont à privilégier (sol neigeux, sableux, voire sols cultivés…), et l’ombrage sur la face arrière doit également être pris en compte. Pour un gain optimal, la technologie bifaciale requiert aussi un bel ensoleillement pour bénéficier des potentiels rayons réfléchis, l’effet d’albedo étant bien entendu moindre par temps maussade.
❖ L’engouement pour la technologie photovoltaïque bifaciale est croissant, elle permet de produire davantage d’énergie en exploitant les faces avant et arrière des cellules, c’est un attrait et un atout indubitable si les conditions d’exposition sont adaptées. Les panneaux bifaciaux TOPCon offrent un coefficient de bifacialité absolument remarquable, leurs grandes performances et leur potentiel gain bifacial expliquent aujourd’hui leur popularité croissante. Factuellement, la technologie TOPCon devient de plus en plus privilégiée pour les applications bifaciales, notamment lorsqu’il s’agit d’agrivoltaïsme.
✦ Technologie TOPCon : conclusion récapitulative
❖ Les cellules de Type N TOPCon ont « tout pour plaire » en termes de performances et améliorations significatives, elles constituent donc une solution photovoltaïque idéale pour prendre la relève des cellules P PERC.
❖ Comparativement à la technologie PERC conventionnelle, qui reste extrêmement performante rappelons-le, la technologie TOPCon offre une efficacité accrue durable (rendement de conversion énergétique amélioré) qui se traduit par une meilleure production d’énergie et une durabilité augmentée.
❖ Outre les pertes d’énergie limitées grâce à la couche de passivation et un rendement global amélioré, la technologie TOPCon est invariablement louée pour ses qualités selon trois atouts majeurs :
‣ l’effet LID quasiment neutralisé
‣ les performances accrues par fortes chaleurs et faible luminosité
‣ la structure potentiellement très adaptée à la bifacialité offrant une efficacité augmentée.
❖ Sans réelle surprise, une grande majorité de fabricants a misé sur cette technologie de pointe prometteuse. Malgré son arrivée récente sur le marché du photovoltaïque, la technologie TOPCon a très vite « trouvé » sa place et est vraisemblablement vouée à s’imposer.
4. Tendances dans les années à venir, la technologie TOPCon face aux autres technologies
♦ La technologie PERC est loin d’être devenue obsolète face à la technologie TOPCon. Les panneaux PERC restent très performants, fiables et offrent de très haut rendements. Néanmoins, les possibilités de progrès de la technologie PERC combinée aux cellules de Type P semblent désormais avoir presque atteint leurs limites. Le champ des possibles pour augmenter les performances des cellules PERC repose indubitablement sur son association avec d’autres technologies.
♦ En réalité, il est plus juste de considérer la technologie TOPCon telle une version améliorée de la technologie PERC. Passer des cellules de Type P aux cellules de Type N constitue finalement l’étape suivante de l’évolution des cellules cristallines permettant d’obtenir des cellules homologues d’une génération avancée. Or, l’ajout d’une couche de passivation TOPCon aux cellules de Type N apparait pour un grand nombre de fabricants comme une solution efficace pour proposer des cellules à hauts rendements encore plus performantes.
♦ Comme nous l’avons vu, les cellules cristallines de Type N TOPCon présentent effectivement de sérieux avantages. Elles offrent d’excellents rendements, l’effet LID (dégradation induite par la lumière) dès la première exposition aux rayons lumineux est contourné, elles restent efficaces par faible luminosité et sont moins sensibles à la chaleur (faible coefficient de température). Tous ces atouts majeurs leur confèrent une plus grande durabilité et fiabilité dans le temps.
♦ La technologie TOPCon sur cellules de Type N est aujourd’hui considérée comme une technologie photovoltaïque avancée tournée vers l’avenir. L’efficacité et les performances des panneaux TOPCon en font de solides prétendants pour prendre le relai des panneaux de Type P PERC, voire même pour les remplacer dans un avenir assez proche.
✦ Le coût des cellules TOPCon
❖ Le coût des cellules de Type N TOPCon, et de facto, des panneaux TOPCon, est actuellement généralement plus élevé que celui des panneaux standards ou PERC. Le coût supérieur est principalement lié aux procédés de fabrication, aux technologies utilisées mais aussi parce que cette technologie nécessite une plus grande quantité d’argent pour les conducteurs en face arrière.
❖ La différence de prix était encore réellement notable en 2023, les panneaux TOPCon étaient jusqu’alors plutôt considérés comme des produits de très haut de gamme peu accessibles. En 2024 l’écart est bien moins significatif et ne cesse de s’amenuiser. La tendance devrait se confirmer dans le temps.
❖ La réduction considérable des prix d’achat est bien évidemment liée aux coûts de production maitrisés pour les fabricants. Rappelons que la transition des cellules de Type P PERC vers les cellules de Type N TOPCon a été et est, pour les fabricants qui en ont fait le choix, une solution pratique et relativement aisée en raison de la compatibilité des procédés de fabrication. Les lignes de production existantes sont adaptables à la fabrication des cellules N TOPCon, cette possibilité évite d’engendrer des investissements considérables et surcoûts de production lourds pour le fabricant et, in fine, des coûts de vente élevés.
❖ Ainsi, de plus en plus de fabricants de cellules cristallines ont proposé ou commencent à proposer leurs gammes de panneaux photovoltaïque TOPCon. Concrètement, il s’agit d’un excellent compromis pour offrir une technologie déjà très aboutie permettant d’atteindre une efficacité et des performances améliorées sans avoir à mobiliser des moyens et investissements colossaux, voire risqués. Les usines de production sont donc non seulement rapidement opérationnelles mais elles sont de surcroît vite rentables. Et effectivement, en relativement peu de temps, les capacités de production ont été en mesure de répondre à la demande. Or, l’offre répondant à la demande et la demande étant croissante, les coûts d’achat sont de plus en plus attractifs.
✦ Développement et évolutions de la technologie TOPCon, croissance du marché
❖ La Recherche et Développement (R&D) ne cesse de s’intensifier pour atteindre des performances et taux de rendements toujours plus élevés, tout en visant une amélioration des procédés de fabrication et une réduction des coûts inhérents. Tous les feux semblent aujourd’hui au vert pour étendre rapidement l’adoption des cellules de Type N TOPCon.
❖ Les cellules de silicium cristallin représentent 95% du marché photovoltaïque. Jusqu’en 2023, les cellules de Type P PERC restaient largement dominantes en atteignant environ 75 % des parts du marché des cellules cristallines.
❖ Le potentiel et l’attrait des cellules de Type N TOPCon pour leurs hautes performances et leur efficacité supérieure n’échappent aujourd’hui à personne dans le domaine du photovoltaïque. Cette nouvelle technologie avancée fait grand bruit et bouscule assez soudainement tout le marché du photovoltaïque.
❖ La production de masse, aussi récente soit-elle, est au rendez-vous face à la demande croissante. L’essor de la TOPCon sur le marché en 2024 est véritablement phénoménal et semble confirmer les prédictions et projections des spécialistes qui estiment que cette technologie devrait probablement représenter plus de 50% des parts du marché en quelques mois. La plus grande vague d’expansion des cellules de Type N TOPCon devraient même être constatée entre 2024 et 2025.
❖ Alors que la tendance s’accentue très fortement dès le premier semestre 2024, l’industrialisation de la technologie TOPCon est en mesure de répondre aux nouveaux besoins du marché en pleine transition. L’augmentation constante des capacités de production est vraisemblablement à même de sécuriser l’approvisionnement. Tout semble annoncer une croissance absolument spectaculaire de la production et de l’utilisation de cette nouvelle technologie ! Les mois à venir vont présumément marquer la plus forte augmentation…
❖ La technologie TOPCon constitue une avancée prometteuse et solide dans le domaine des cellules photovoltaïques cristallines. Cette solution technologique innovante est en passe de devenir la nouvelle norme dans un avenir proche, la tendance actuelle la positionne comme la future technologie prévalente. La technologie TOPCon devrait donc assez rapidement détrôner la technologie PERC.
❖ Alors, les cellules N TOPCon seront-elles l’alternative incontournable aux cellules P PERC ? Une affaire à suivre de très près !
✦ Les technologies TOPCon et HJT en concurrence
❖ Les cellules de Type N TOPCon gagnent rapidement du terrain et grignotent très surement les parts du marché des cellules de silicium. Un grand nombre de fabricants de cellules et panneaux photovoltaïques ont misé sur cette technologie et semblent prêts à l’adopter pour prendre la succession de la technologie PERC.
❖ Si pour de nombreux spécialistes et acteurs de la filière photovoltaïque, la technologie N TOPCon est considérée comme la future technologie dominante, tous ne font cependant pas le même pari ou jouent avec des « cartes atouts » différentes. En effet, certains fabricants préfèrent se positionner sur la technologie HJT, qui elle aussi semble très prometteuse en termes d’évolution et offre des performances améliorées.
✥ Les orientations stratégiques des fabricants de panneaux HJT
⤷ En réalité il y a trois stratégies prépondérantes qui se dessinent :
‣ il y a ceux qui se sont déjà lancés dans cette technologie il y quelques années, et qui ont pour objectif de poursuivre selon cette unique orientation technologique. Les moyens consacrés à leur R&D doivent donc permettre de continuer à améliorer les process et performances. Ces fabricants précurseurs qui décident de rester fidèles à la technologie HJT revendiquent leur choix exclusif et leur différence, ils mettent en exergue les performances et l’efficacité de leur panneaux photovoltaïques qu’ils définissent comme des produits de très très haut de gamme. Ils se positionnent en pionniers en faisant valoir leur expérience et leurs compétences.
‣ il y a ceux qui consacraient leurs recherches et leurs lignes de production aux cellules et panneaux PERC mais qui se tournent peu à peu, ou rapidement, vers la technologie HJT.
‣ enfin, il y a ceux qui se sont exclusivement spécialisés dans la technologie PERC et qui ont adapté leurs lignes de production pour le TOPCon, mais qui toutefois développent en parallèle la technologie HJT et mettent en place quelques unités de productions qui y sont dédiées. Ces derniers se tiennent ainsi prêts quelles que soient les évolutions et ils peuvent répondre à la diversité des besoins et demandes.
✥ Qu’est-ce que les cellules photovoltaïques à hétérojonction dite technologie HJT ?
⤷ HJT est l’abréviation pour Heterojunction Technology, la technologie à hétérojonction. La jonction c’est quoi ? De manière simplifiée, il s’agit de la zone de contact entre deux couches de semi-conducteurs. L’hétérojonction consiste donc à utiliser deux semi-conducteurs différents, il en résulte une hétérojonction en l’interface des couches mises en contact.
⤷ La structure et le principe de fabrication ne reposent donc pas sur l’homojonction des cellules cristallines qui caractérise la technologie dite de 1ère génération. En effet, contrairement aux cellules HJT, les cellules monocristallines à homojonction sont composées d’un unique matériau semi-conducteur puisque ce sont deux couches de silicium sous forme cristalline qui sont mises en contact (couches dopées négativement (N) et positivement (P)).
⤷ Les cellules à hétérojonction de silicium sont, quant à elles, composées d’une couche de silicium monocristallin (c-Si) de Type N (dopé négativement) entre deux couches ultra-minces de silicium amorphe hydrogéné (a-Si:H). Ces couches de silicium ont des propriétés et caractéristiques électriques différentes, leur combinaison permet de tirer parti des qualités de chacun de ces semi-conducteurs. In fine, l’intérêt est, bien entendu, d’optimiser l’absorption de l’énergie des photons lumineux et d’améliorer la conversion en électricité. Il s’agit d’une technologie de pointe que l’on pourrait considérer comme la « fusion » de deux technologies photovoltaïques performantes auparavant maitrisées et exploitées indépendamment.
⤷ La technologie HJT est une des technologies émergentes à la laquelle nous avons consacré tout une section dans l’article dédié aux technologies d’avenir. Pour en savoir davantage sur le fonctionnement et les qualités attractives des cellules HJT cliquez ici. Voici ci-dessous un récapitulatif des avantages et inconvénients
✥ Les atouts et inconvénients de la technologie HJT
⤷ Atouts :
➛ meilleure absorption de l’énergie solaire et rendement plus élevé, efficacité de conversion pouvant se situer entre 22 et 24 %.
➛ dégradation de la puissance en sortie au cours de la 1ère année très faible, effet LID contré (dégradation induite par la lumière quasi inexistante).
➛ coefficient de température moindre, de l’ordre de -0,24 %/°C. Les cellules HJT ont ainsi une sensibilité réduite aux augmentations de températures. La production d’énergie reste plus stable même par chaleur élevées.
➛ dégradation annuelle de la puissance en sortie généralement moindre, longévité accrue
➛ bonnes performances même dans des conditions de lumière diffuse ou par faible luminosité
➛ très adaptées à la bifacialité, taux bifacial exceptionnel pouvant atteindre 95%
⤷ Inconvénients :
➛ prix d’achat supérieur aux cellules conventionnelles, coûts de fabrication généralement plus élevés liés à la structure complexe des cellules. Process de production spécifiques.
➛ technologie assez peu répandue auprès des fabricants, disponibilité limitée
❖ Les atouts ici décryptés démontrent combien cette technologie avancée peut constituer une concurrence redoutable même si elle reste réputée (et constatée) plus chère. Si le prix peut indéniablement constituer un obstacle pour certains, pour d’autres, la quête de production d’énergie maximale reste primordiale, les panneaux HJT apparaissent alors comme le choix le plus judicieux et le plus attrayant.
❖ Aujourd’hui les panneaux TOPCon sont plus largement disponibles, ceci est notamment dû à l’adaptabilité des lignes de production des cellules cristallines PERC précédemment établies. La technologie HJT nécessite des investissements importants pour mettre en place de nouvelles unités de fabrication et une production de masse. La structure et la complexité des cellules constituent donc encore un frein à leur développement d’un point financier… mais qu’en sera dans les années à venir ?
5. Regard sur la technologie TOPCon : solution photovoltaïque d'avenir ou étape transitionnelle ?
♦ L’univers du photovoltaïque est fascinant, les évolutions et innovations sont incessantes, les cartes sont régulièrement rebattues et changent la donne. La technologie TOPCon a fait, et continue de faire son chemin. Nous posons ici un regard sur cette technologie de pointe remarquable et son positionnement sur la route du progrès. Dans la course à l’efficacité, quel est et quel sera le parcours de la technologie TOPCon ? Phénomène transitoire ou durable ? Nous faisons le point sur son impact sur l’évolution de la technologie photovoltaïque
✦ Prologue : le contexte qui a favorisé l’utilisation de la technologie TOPCon
❖ La technologie de cellules de Type P PERC a rapidement connu une adoption généralisée. Cette avancée technologique qui se caractérise par l’ajout d’une couche de passivation diélectrique à l’arrière de la cellule, a permis de proposer des panneaux de silicium cristallin à très haut rendement. La technologie PERC a permis d’offrir des performances et des rendements de conversion accrus, la fiabilité, la durabilité et les coûts de plus en plus accessibles ont été à l’origine de son formidable succès. Sa production et son utilisation en ont fait une solution photovoltaïque largement favorisée à l’échelle mondiale. Les fabricants qui font le choix de continuer à produire des cellules PERC développent des technologies complémentaires afin d’améliorer les qualités qui ont fait leurs preuves tout en atténuant au mieux les défauts.
❖ Mais la plupart des fabricants l’ont compris, la quête continuelle des gains en efficacité et performances nécessite de s’appuyer sur une version alternative des cellules de silicium de Type P, autrement dit leur homologue de Type N… De surcroit, cette alternative offre la possibilité d’y associer l’innovation technologique TOPCon.
✦ La situation : avènement des cellules de Type N et de la passivation TOPCon
❖ Alors que toute l’industrie solaire photovoltaïque s’est longuement reposée sur les cellules de silicium cristallin de Type P (dopées négativement), la transition semble désormais passer par les technologies basées sur des cellules de Type N (dopée négativement). Les cellules TOPCon et HJT sont ainsi actuellement et majoritairement privilégiées pour prendre le virage tourné vers l’avenir.
❖ Les études et recherches sur les cellules dotées de la passivation TOPCon remontent à plus de 10 ans, aujourd’hui elles sont les grandes favorites.
❖ Grand nombre de fabricants ont adapté ou ouvert de nouvelles lignes productions, et/ou prévoient d’en ouvrir. Ceux qui se sont déjà lancés dans cette technologie, multiplient les unités de production et leurs gammes de produits. Stratégie parfaitement logique ! En effet, les cellules TOPCon offrent deux grands axes d’avantages combinés : leurs performances et efficacités accrues et potentiellement évoluables, ainsi que des coûts de productions et investissements relativement acceptables. Rien d’étonnant donc à son succès et à sa popularité grandissante et même retentissante. Cette technologie de pointe aussi innovante qu’aboutie révolutionne le marché des cellules photovoltaïques puisqu’elles prennent de plus en plus le pas sur les cellules PERC.
✦ La technologie IBC : un élément perturbateur dans l’essor de la technologie TOPCon ?
❖ Une autre tendance s’est toutefois quelque peu profilée sur le marché : la technologie à contact arrière IBC (Interdigitated Back Contact) ! Cette technologie émergente associée aux cellules cristallines de Type N constitue un autre axe de développement pour certains fabricants qui proposent des panneaux à très haut rendement (se situant généralement entre 22 et 23%).
❖ Si ces gammes de panneaux sont reconnues pour leurs performances élevées et leur esthétique, leur coût de fabrication supérieur constitue encore un frein majeur à leur large expansion sur le marché.
➥ Voir section dédiée dans l’article Le solaire photovoltaïque : perspectives d’améliorations, innovations et technologies d’avenir
✦ TOPCon : transition sur la route du progrès et maillon dans un parcours évolutif
❖ Mais revenons-en aux cellules TOPCon… Leur arrivée et leur croissance sur le marché est tout simplement fracassante, que ce soit en termes de production, de produits et volumes disponibles, de demandes, de coûts et de rapidité d’expansion ! Cette technologie remarquable bouleverse tout le secteur du photovoltaïque. De surcroît, les avancées récentes et en devenir ne cessent de creuser les écarts de performances entre les cellules TOPCon et PERC.
✥ TOPCon vs PERC, ou mise à niveau ?
⤷ La technologie PERC a marqué un bond en avant significatif, elle est rapidement devenue un pilier de toute la filière photovoltaïque.
⤷ Les améliorations se sont succédées les unes après les autres mais se sont au fil du temps peu à peu approchées des limites théoriques potentiellement atteignables. Les atouts des cellules PERC sont liées à leur structure et leur composition spécifiques, mais ces dernières ont également conditionné les futures possibilités d’amélioration. Alors que la technologie PERC semblait s’approcher du point d’orgue en termes de rendement et gains de production d’électricité pour des cellules monocristallines, se heurter aux limites a incité la R&D à s’orienter vers d’autres voies.
⤷ Les technologies TOPCon et PERC s’appuient toutes deux sur l’utilisation de cellules monocristallines de silicium cristallin dopé N et P associées à une couche de passivation à l’arrière. Si le principe de base est donc conservé pour les cellules TOPCon, cette innovation intègre néanmoins une architecture et une composition différentes des couches de silicium (cellule de Type N dopée négativement) et l’ajout de cette fameuse couche de passivation TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact).
⤷ Les caractéristiques et spécificités de conception innovantes des cellules de Type N TOPCon reposent sur la connaissance, l’expérience et la maîtrise de la technologie de Type P PERC dont les performances et la fiabilité remarquables ont très largement fait leur preuve. Notre regard sur cette avancée technologique nous porte ainsi à considérer les cellules TOPCon telles des descendantes améliorées et modifiées des cellules PERC, elles en sont l’héritage.
⤷ L’innovation TOPCon constitue finalement une mise à niveau (« upgrade ») nécessaire de la technologie PERC dont elle est issue mais qui n’offrait plus de grands espoirs en termes d’améliorations.
⤷ La technologie TOPCon incarne l’évolution des cellules photovoltaïques basées sur la technologie PERC, elle marque une étape franchie qui a permis de ne pas sceller le destin des cellules monocristallines qui auraient pu tomber dans l’obsolescence. Les cellules TOPCon étant, selon nous, une version améliorée des cellules PERC, le débat TOPCon vs PERC ne nous paraît donc pas approprié, ce ne sont pas des technologies concurrentes.
✥ L’étape TOPCon dans le parcours de l’évolution de la technologie photovoltaïque
⤷ Aujourd’hui, tout nous incite à conjecturer une croissance de la technologie TOPCon globalement synchronisée à la diminution de la présence de la technologie PERC sur le marché, tel un relai passé dans la même course. Les enjeux ultimes sont éco-logiques et éco-nomiques, or même si la technologie PERC actuelle est vouée à se faire distancée, l’innovation TOPCon apporte un nouveau souffle pour continuer d’avancer vers la transition énergétique. Ce transfert de poids dans la balance du marché des cellules photovoltaïques devrait vraisemblablement conduire à l’adoption massive et rapide des cellules TOPCon.
⤷ Nous sommes témoins d’une ascension remarquable, signe d’une validation généralisée des acteurs de la filière photovoltaïque. Si l’avenir confirme les projections, la technologie TOPCon devrait vite s’imposer devenant ainsi la technologie dominante. Si l’on considère l’envergure et la rapidité de déploiement à l’échelle mondiale, la capacité croissante de la production de masse, ainsi que l’opulence et la diversité des produits proposés, la prévalence annoncée des panneaux TOPCon sur le marché n’a rien de fantasque. Les annonces des fabricants se succèdent les unes après les autres au fil des semaines, chacun dévoilant son tout nouveau panneau dont il vante les performances et rendements améliorés, chaque nouveauté vient ainsi étoffer le panel de puissances et gammes déjà disponibles.
⤷ D’ores et déjà fermement implantée, la technologie TOPCon marque un tournant décisif dans le domaine du solaire photovoltaïque. En passe de devenir la nouvelle norme, elle est le symbole même de l’évolution de la technologie photovoltaïque. L’essor du TOPCon et sa propulsion présumée au 1er rang des technologies photovoltaïques les plus fabriquées et utilisées sont le signe qu’elle est reconnue et considérée comme la technologie transformative dans cette phase de transition post PERC où les cellules de Type N devraient prévaloir.
⤷ La transition PERC vers la technologie TOPCon relève selon nous de l’holisme. L’avancée TOPCon est une étape supplémentaire sur l’ensemble du parcours de la technologie du photovoltaïque, de ses balbutiements aux futures découvertes et innovations. Nous posons une « vue grand angle » sur la technologie photovoltaïque. Toute son histoire, tel un parcours, est marquée par une succession de découvertes et innovations, qui elles-mêmes viennent étayer les nouvelles recherches et orientations. C’est exactement ce que raconte l’émergence du TOPCon, elle est le reflet même de la continuité dans l’évolution des solutions technologiques qui nous permettent d’exploiter toujours plus efficacement l’énergie solaire. Le discours ne doit pas se réduire à encenser chaque nouvelle technologie phare telle la gagnante du moment, il ne faut pas omettre que chacune d’elle représente en réalité les progrès actuels et le fondement probable de progrès futurs.
✥ R&D et innovation : TOPCon, l’aboutissement technologique actuel aux portes des progrès de demain
⤷ La transition énergétique est nécessaire à la préservation de notre planète, cet éveil de la conscience a suscité un élan mondial en faveur des énergies renouvelables. La production d’énergie solaire photovoltaïque est devenue la solution alternative incontournable et des plus prometteuses pour répondre aux préoccupations environnementales et à une volonté de gagner en indépendance énergétique. Le développement de l’énergie solaire photovoltaïque connaît une croissance considérable, et la tendance devrait se renforcer…
⤷ Cette croissance exponentielle résulte des progrès accomplis. La technologie photovoltaïque, en constante évolution, est ainsi devenue toujours plus efficace mais aussi plus accessible. Le solaire photovoltaïque reflète la dynamique de la R&D, chaque nouvelle conception structurelle des cellules, chaque innovation repose sur des décennies de recherche, la technologie TOPCon en est un aboutissement comme le seront toutes les futures technologies mises au point.
⤷ Le parcours de la technologie photovoltaïque témoigne de l’ingéniosité humaine et de son engagement pour un avenir énergétique décarboné et plus durable. L’histoire du photovoltaïque remonte à près de deux siècles, les origines de cette technologie reposent sur des découvertes fortuites, mais depuis la création des premières cellules opérationnelles dans les années 50, la R&D s’est lancée dans une quête incessante pour toujours mieux exploiter l’énergie solaire. Si le rayonnement solaire est une source illimitée, la science se confronte aux limites de rendements qu’elle cherche perpétuellement à repousser, l’objectif est immuable : atteindre une efficacité de conversion sans précédent ! Continuellement et infailliblement, la R&D vise à améliorer les performances et l’efficacité des cellules solaires tout en garantissant une plus grande fiabilité et durabilité.
⤷ Chaque progrès est synonyme de défis surmontés. La R&D vise à constamment améliorer les performances et l’efficacité des cellules solaires tout en garantissant une plus grande fiabilité et durabilité mais aussi une meilleure rentabilité. Elle s’efforce de trouver de nouvelles alternatives toujours plus avancées, elle élabore des technologies innovantes, elle explore de nouvelles associations de semi-conducteurs, ce, tout en perfectionnant et en optimisant ce qui est déjà maîtrisé. Chaque avancée repose sur ce qui a déjà fait ses preuves et les découvertes réalisées, chacune d’elle marque une étape charnière entre la connaissance et l’expérience acquises et un nouveau savoir qui a son tour ouvre de nouveaux horizons et le champ des possibles.
⤷ La technologie photovoltaïque est aussi simple en termes de fonctionnement qu’elle est complexe considérant les possibilités de conception des cellules. Tout repose finalement sur les choix et les associations expérimentés. Chaque semi-conducteur, chaque type de dopage, chaque composition des diverses couches, chaque architecture, chaque jonction, chaque contact et chaque matériau constituent ensemble une nouvelle possibilité de franchir une frontière jusqu’alors inaccessible.
⤷ Le solaire photovoltaïque est une technologie aussi fabuleuse que fascinante qui se renouvelle sans cesse parce qu’elle est multiforme. Potentiellement modifiable à l’infini, elle se décline elle-même en une diversité de technologies. On pourrait parler d’un « melting-pot » photovoltaïque, un savant mélange d’éléments qui ne cessent de former un nouveau tout à chaque avancée.
⤷ Les recherches avancent vite et incroyablement bien ! Nous connaissons les orientations technologiques et les innovations clés actuelles. Aujourd’hui, les cellules TOPCon prennent peu à peu la relève des cellules PERC, mais qu’en sera-t-il dans un avenir proche ? Quelle sera la nouvelle solution la plus performante ? L’évolution de la technologie HJT permettra-t-elle une adoption généralisée ? Une découverte va-t-elle tout chambouler ? L’étendue des possibilités nous offre de beaux espoirs en termes d’avancées, notons d’ailleurs que d’autres horizons sont explorés grâce à la technologie Tandem pérovskite-silicium cristallin…
➥ Voir l’article complet sur les technologies d’avenir Le solaire photovoltaïque : perspectives d’améliorations, innovations et technologies d’avenir
✦ Epilogue : la technologie TOPCon emblème de l’évolution et moteur du déploiement
❖ Dans le secteur photovoltaïque, les recherches jouent un rôle absolument fondamental, à mesure qu’elles se poursuivent, les technologies évoluent pour nous permettre de mieux dompter et utiliser l’énergie inépuisable que nous offre le soleil. Dans la course incessante aux potentielles améliorations, la technologie TOPCon est emblématique des avancées constantes. Elle symbolise à la fois la continuité de l’évolution et la nouvelle frontière franchie, elle est ainsi à la croisée des progrès réalisés et des innovations à venir.
❖ Les panneaux TOPCon s’imposent de plus en plus sur le marché, se substituant peu à peu aux panneaux PERC dits aujourd’hui « conventionnels ». Si, comme tout semble l’indiquer, l’innovation TOPCon parvenait à détrôner la technologie PERC, elle deviendrait alors la nouvelle référence en termes de solution photovoltaïque.
❖ La technologie TOPCon est la démonstration même de la capacité d’évolution et de changement dans le domaine du photovoltaïque. Sa croissance sensationnelle sur le marché incarne l’incroyable faculté à adopter rapidement des technologies nouvelles générations. La technologie photovoltaïque est en pleine phase de transition où le standard de Type P PERC cède chaque jour un peu plus du terrain à la technologie cellulaire de Type N TOPCon devenant la nouvelle norme à l’échelle mondiale.
❖ Pendant 5 années, les cellules PERC ont marqué de leur empreinte tout le secteur photovoltaïque, des fabricants aux investisseurs, des installateurs aux producteurs. Devenues dominantes sur le marché, les cellules PERC sont reconnues pour leurs grandes performances et leur fiabilité, elles ont démontré que le solaire photovoltaïque était une solution économiquement viable, rentable, pertinente et durable, tout en étant au service de la transition écologique.
❖ Basées sur des similitudes de compositions, les cellules cristallines TOPCon prennent aujourd’hui leur succession, les voies ont été ouvertes et établies grâce à la technologie PERC qui a rassuré par ses rendements et sa durabilité, elle a ainsi fait ses preuves. Le chemin a été tracé, prêt à être emprunté par la technologie TOPCon prenant le relai…
❖ Soyons honnêtes, si nous remontons le temps seulement de quelques années, même si le solaire photovoltaïque était connu de tous, il restait très souvent déprécié. Le scepticisme, la crainte et l’expectative constituaient de sérieux freins à son développement. Les doutes sur la technologie photovoltaïque ont été depuis ébranlés puis balayés, même les réticences les plus exacerbées, auparavant entretenues par les polémiques et les idées reçues, se sont dissipées. Aujourd’hui, c’est généralement le coût d’investissement qui peut réellement se poser en obstacle majeur dans la prise de décision des éventuels intéressés. Or la technologie TOPCon marque des points sur le terrain de la rentabilité économique ! En effet, devenant de plus en plus compétitive en termes de coût face à son homologue prédécesseur PERC, elle offre une efficacité de conversion et des performances améliorées sur une durée elle aussi accrue, la rentabilité n’a donc jamais été aussi évidente ! Dans une réalité où la facture électrique ne cesse de s’alourdir, l’innovation TOPCon renforce l’attrait pour le solaire photovoltaïque.
❖ L’avancée TOPCon bénéficie de l’expérience de « l’ère PERC » dont le succès et la connaissance des performances constituent l’héritage transmis. Cette nouvelle prouesse technologique a tous les atouts pour booster d’un nouvel élan le déploiement du photovoltaïque au niveau mondial.
♦ La technologie TOPCon s’inscrit dans une phase de transition post PERC. Cette amélioration technologique a une nouvelle fois permis de repousser les limites de l’efficacité de conversion des cellules tout en conférant une longévité accrue des systèmes photovoltaïques.
♦ Cette avancée confirme la pertinence du solaire photovoltaïque en termes de solution permettant d’atteindre une certaine autonomie énergétique, elle répond, de surcroit, à une demande croissante.
♦ Augmenter l’efficacité de la conversion de l’énergie solaire en électricité et accroître les capacités de production de manière stable et durable constituent la force motrice majeure de la Recherche & Développement dans le domaine du photovoltaïque. Il s’agit à la fois d’une quête mais aussi d’un défi immuable stimulant les innovations et avancées.
♦ Cette source d’énergie renouvelable doit répondre à un besoin économique pour le producteur et une nécessité écologique pour notre planète aux prises avec l’urgence du réchauffement climatique. Rendre le solaire photovoltaïque est par conséquent une condition sine qua non.
♦ Sur la route de l’évolution, les technologies PERC et TOPCon sont indéniablement de grands marqueurs, des étapes cruciales, mais nous le savons, le curseur ne cesse d’être repoussé…
6. Bilan sur l’évolution des technologies photovoltaïques PERC/TOPCon
♦ Pour conclure cette analyse complète du développement de la technologie photovoltaïque TOPCon dans la transition post PERC, il nous semble indispensable de rappeler combien les recherches scientifiques et technologiques démontrent chaque jour que rien ne reste ni statique ni réellement limité. Il est essentiel de considérer la riche mosaïque d’innovations passées et actuelles qui ouvrent la voie à celles en devenir. Chaque innovation conditionne et façonne l’avenir de l’énergie solaire et notre capacité à exploiter cette source inépuisable que nous offre le soleil.
♦ Les technologies évoluent continuellement, les recherches et progrès incessants ont permis de développer des cellules nouvelle génération. Les cellules solaires HJT (à hétérojonction) et IBC (à contact arrière interdigité) ont également percé et constituent des solutions concurrentielles. La technologie Tandem pérovskite-silicium cristallin semble également ouvrir de nouveaux horizons. La pérovskite permettrait de remplacer une partie de silicium tout en améliorant l’efficacité et en allégeant le coût de production. Acsolue Energie suit de très près les avancées, nous avons constaté les améliorations époustouflantes au fil des années et des recherches acharnées, les cellules à pérovskite sont selon nous des plus prometteuses en termes de performances. La viabilité de cette alternative aux cellules monocristallines dépend encore de la capacité à résoudre certaines problématiques et atténuer les vulnérabilités identifiées (instabilité et sensibilité à la chaleur et l’humidité notamment). Les projets de développement en sont à leur balbutiements mais se multiplient tant cette technologie attire l’attention des industriels et fabricants.
♦ Cet article n’a pas pour vocation d’opposer les technologies PERC et TOPCon, il serait réducteur de s’en tenir à de simples comparaisons. L’innovation TOPCon ne constitue pas une réelle divergence technologique mais doit être considérée comme une version modifiée et améliorée de la technologie PERC. Elle repose sur une conception et une composition ingénieuses qui optimisent la capacité des cellules photovoltaïques à capter et absorber l’énergie solaire pour la convertir en électricité. Cette technologie de pointe basée sur des cellules de TYPE N permet ainsi de bénéficier de panneaux solaires plus efficaces, plus performants, plus stables, et de facto plus durables. In fine, elle offre une production accrue d’énergie d’origine renouvelable dans des conditions environnementales et météorologiques diverses.
Les améliorations en efficacité et fiabilité des cellules photovoltaïques sont continues et cruciales. L’objectif est en outre de maîtriser et limiter la dégradation des rendements sur le long terme. Pour la R&D, un des enjeux majeurs consiste donc finalement à maximiser la production d’énergie d’origine solaire en toutes circonstances. Un tel challenge implique également la nécessité d’élargir les possibilités d’application et d’exploitation, la bifacialité, notamment en agrivoltaïsme, en étant un parfait exemple. La prouesse TOPCon est ainsi le fruit de la recherche et une solution actuelle à cette multi-quête, son adoption grandissante s’explique par ses fabuleuses performances et son coût de plus en plus attractif. Tout comme la technologie PERC dont elle prend la relève, le solaire version TOPCon est aujourd’hui devenu incontournable et s’impose sur le marché. Si, indéniablement, son ascension et son succès sont fulgurants, dans un paysage inexorablement concurrentiel, la technologie HJT est néanmoins une rivale de premier ordre.
Acsolue Energie fait ici un récit des progrès récents dans le domaine du solaire photovoltaïque où la technologie TOPCon représente une avancée significative. L’innovation TOPCon nous apparait comme une évolution techno-LOGIQUE et une étape transitionnelle. Peut-on aller jusqu’à dire qu’il s’agit d’une révolution ? Non, probablement pas mais elle s’inscrit dans une phase transformative où l’utilisation des cellules de Type N devraient connaître un développement considérable et se généraliser.
La technologie TOPCon n’est certes pas la réponse absolue et définitive pour l’avenir du solaire photovoltaïque mais elle incarne le dernier grand chapitre connu de son évolution. Nous le savons, dans la course à l’efficacité rien n’est écrit dans le marbre… Les progrès de demain naissent de l’expérimenté et des futures découvertes, or l’inexploré peut à tout moment créer la surprise et offrir de nouvelles perspectives en termes d’innovations.
Les avancées et innovations sont essentielles, elles sont assurément un levier incontournable pour le déploiement du solaire photovoltaïque et l’accélération de la transition énergétique. Alors qu’elles démocratisent toujours un peu plus l’accès à l’énergie solaire, elles sont, de surcroit, synonymes d’une indépendance énergétique grandissante et d’un avenir plus vert et durable.
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