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- Le solaire photovoltaïque : les perspectives d'améliorations selon les générations de cellules
- Le solaire photovoltaïque : les technologies d'avenir en développement ?
- La problématique des surfaces disponibles : le solaire photovoltaïque sur toiture ou au sol, agrivoltaïsme
- Le solaire photovoltaïque flottant, une solution d'avenir qui ouvre de nouveaux horizons ?
L’histoire du photovoltaïque est riche, elle a été marquée par une multitude de découvertes et avancées technologiques.
Son évolution a été stupéfiante ! Nous ne savons pas où en sera exactement le solaire photovoltaïque dans quelques dizaines d’années mais nous avons quelques pistes pour les années à venir…
1. Le solaire photovoltaïque : les perspectives d'améliorations selon les générations de cellules
♦ Améliorer l’accessibilité à la technologie photovoltaïque est incontournable, pour réduire les coûts et augmenter les capacités de production, certains chercheurs explorent la possibilité d’amincir l’épaisseur des plaquettes de silicium (wafers). Des études et travaux sont menés pour déterminer s’il s’agit d’une piste à privilégier.
♦ Rendre l’énergie photovoltaïque la plus vertueuse possible est également un levier crucial pour permettre un développement massif de cette technologie, l’éco-conception fait l’objet de nombreuses recherches, il s’agit désormais d’améliorer les processus de conception pour réduire l’impact environnemental. L’étape de la fabrication est très énergivore, réduire les dépenses énergétiques est devenu un impératif technologique.
♦ La fin de vie des cellules solaires est également une phase à prendre en considération, le recyclage doit aller de pair avec le réemploi des matériaux et l’optimisation de leur valorisation. Tous les acteurs de la filière photovoltaïque doivent s’impliquer ce domaine, de nombreux programmes de recherches sont destinés à améliorer la valorisation des matériaux recyclés. L’éco-conception est également un aspect qui peut favoriser cette valorisation.
♦ Les découvertes et les avancées de la R&D ont permis de développer différentes technologies de cellules photovoltaïques, elles sont communément classées selon leur génération et la maturité technologique, on distingue 3 générations auxquelles s’ajoutent les technologies hybrides.
➱ Classement des technologies
✦ 1ère génération
❖ Les cellules de première génération sont composées d’un unique matériau semi-conducteur de grande pureté, le silicium sous forme cristalline. Selon la méthode de cristallisation utilisée on obtient du silicium monocristallin (un seul cristal de grande pureté) ou du silicium multicristallin (plusieurs cristaux). Le silicium polycristallin est moins cher à produire mais offre des rendements moins élevés.
❖ Le silicium est dopé afin de présenter un excès d’électrons dans sa couche supérieure, dite de Type N (dopage négatif) et un déficit en électrons dans sa couche inférieure, dite de Type P (dopage positif). La frontière entre ces deux zones est appelée jonction PN. Lorsqu’une cellule est constituée d’un assemblage d’un seul et unique matériau semi-conducteur de composition différente, on parle de technologie à homojonction.
❖ Après raffinage et cristallisation du silicium, des lingots de silicium sont obtenus puis découpés plaquettes d’une épaisseur de 200 microns environ, ce sont les « wafers« , elles sont ensuite assemblées et connectées entre elles pour composer des modules rigides.
❖ Les modules de silicium cristallin constituent actuellement la technologie très majoritairement utilisée pour les installations photovoltaïques, elle représente environ 95% du marché.
Avantages :
➛ durée de vie estimée entre 30 et 40 ans, grande robustesse et fiabilité
➛ rendement important pouvant atteindre environ 21% en moyenne pour le silicium monocristallin
➛ technologie très éprouvée
Inconvénients :
➛ fabrication coûteuse et très énergivore (extraction, raffinage et cristallisation du silicium).
➛ nécessité de supports permettant une installation plane et suffisamment robustes pour supporter le poids
❖ Les avancées sont désormais assez limitées, d’après les études menées le rendement ne pourrait excéder 30 % (lié aux propriétés du silicium). Les recherches s’orientent de plus en plus vers l’utilisation du silicium combiné à d’autres technologies afin de gagner en rendement.
➥ Voir article Les panneaux photovoltaïques de type monocristallin ou polycristallin. Le silicium cristallin qui fait la différence
➥ Voir article Fonctionnement d’un panneau solaire photovoltaïque. Notions générales.
✦ 2e génération
❖ La technologie photovoltaïque de 2ème génération concerne les cellules à base de couches minces (« thin films »). Les cellules sont constituées de très fines couches d’un matériau semi-conducteur déposé sur un substrat dont la nature varie selon si les cellules sont destinées à être souples ou rigides (plastique, verre, acier…). L’épaisseur du semi-conducteur n’excède pas plus de quelques microns.
❖ On distingue notamment les cellules en couches minces de silicium amorphe hydrogéné, de tellurure de cadmium (CdTe) et de cuivre Indium gallium et sélénium (CIS ou CIGS).
❖ Les procédés de production et de fabrication sont moins couteux et moins énergivores que ceux des cellules de 1ère génération (requièrent une faible quantité de matériaux semi-conducteur, peu de pertes, élaboration peu complexe sans besoin de cristallisation ou découpe en « wafers »…).
Avantages :
➛ moins couteuses que les cellules 1ère génération, fabrication moins énergivore nécessitant peu de matériau semi-conducteur
➛ très bonne sensibilité aux rayonnements diffus ou par faible illumination, sensibilité moindre aux fortes températures
➛ grand panel d’utilisation grâce à la flexibilité et la légèreté des cellules (modules souples, intégration à des équipements et gadgets divers)
Inconvénients :
➛ rendement global plus faible que les cellules de 1ère génération (entre 6-7% et 13% selon le type de cellule en couches minces)
➛ diminution des performances dans le temps plus élevée et durée de vie moins longue que les cellules cristallines
➛ impact toxicologique de certains matériaux (cadmium), recyclage complexe, utilisation de certains matériaux critiques dont les ressources sont limitées sur terre (indium, gallium, tellure et cadmium notamment).
❖ Actuellement, les cellules de CdTe représentent la technologie couches minces la plus utilisée, elle connait un développement important ces dernières années et les recherches incessantes permettent d’obtenir des rendements très prometteurs. Cette technologie permet d’atteindre des rendements allant jusqu’à 13 %.
❖ Certaines technologies à couches minces sont utilisées pour des installations photovoltaïques spécifiques (bateaux, camping-cars…) ou de grande envergure (certains parcs solaires dépendent de la technologie CdTe).
❖ Les cellules en couches minces d’Arséniure de Gallium (Ga-As) ont le rendement le plus élevé, elles peuvent atteindre un taux de 30%, et un taux de plus de 40 % si elles sont associées à la technologie à concentration (lentilles optiques ou miroirs). Leur coût est très élevé, cette technologie est principalement réservée aux applications spatiales.
❖ Les modules photovoltaïques en couches minces représentent environ 4% du marché.
✦ 3e génération
❖ Les cellules de 3e génération sont issues de technologies différentes, elles font l’objet d’études et recherches récentes qui permettent d’envisager une exploitation plus large du spectre solaire et d’obtenir de meilleurs rendements tout en utilisant des procédés innovants moins énergivores et moins gourmands en matériaux.
❖ Les technologies sont diverses et en perpétuelle évolution, à l’heure actuelle le photovoltaïque organique et les cellules à pérovskite sont les plus connus.
✥ Le photovoltaïque organique (OPV pour Organic PhotoVoltaic)
⤷ Les cellules photovoltaïques organiques appartiennent à la 3ème génération, la technologie OPV repose sur l’utilisation de molécules ou polymères organiques (plastiques). Les semi-conducteurs utilisés sont donc des composés comportant des atomes organiques (carbone, azote …), il s’agit généralement d’une association de deux matériaux différents disposés entre deux électrodes, l’un possède un caractère donneur d’électrons, l’autre présente un caractère accepteur d’électrons. Ces matériaux sont soit superposés en deux couches P et N pour former en leur zone de contact une hétérojonction, soit mélangés au sein d’une même couche.
⤷ Cette technologie offre la possibilité d’exploiter l’électronique organique et l’électronique imprimée, ce qui permet de créer des cellules d’une extrême finesse, très flexibles et légères à la fois. Les cellules à base de composés organiques sont capables d’absorber une grande quantité des rayons lumineux malgré la très faible épaisseur de matériaux utilisés, ce qui permet de réduire considérablement les coûts de production, mais elles offrent toutefois un rendement limité.
⤷ La légèreté et la nature flexible des cellules OPV permettent une grande polyvalence d’utilisation, elles peuvent être intégrées à des matériaux souples et déformables (textiles, plastiques…), à des structures incurvées ou à faible portance.
⤷ Les cellules OPV sont particulièrement bien adaptées pour épouser des formes arrondies ou complexes : mobilier urbain, carrosserie de voiture dômes, certains projets architecturaux dont le design et l’esthétique sont à privilégier…
⤷ Leur transparence est également un atout, elles peuvent ainsi permettre de solariser des surfaces vitrées (fenêtres, serres…) ou être utilisées sur toiture (plate, courbée ou de structure légère), en façade, en ombrière ou garde-corps…
⤷ Le photovoltaïque organique élargit le champ des possibles en matière d’utilisation de la conversion solaire en électricité, c’est une solution qui ouvre la voie à des innovations en tous genres : alimentation de mobilier urbain interactif, alimentation de petits appareils nomades (domaine sportif ou militaire par exemple), pour permettre de recharger des petits équipements en l’intégrant à des vêtements, sacs , étuis…
Avantages :
➛ simplicité de production et très faible coût de fabrication, bon marché
➛ épousent aisément toutes formes de surfaces, semi-transparentes, application à une grande variété de dispositifs grâce à la légèreté, la finesse et la grande flexibilité des cellules
➛ peu fragiles, peu sensibles à la chaleur (meilleure stabilité de rendement)
➛ faible dépense énergétique de la fabrication et impact sur les ressources naturelles minimal (faible besoin en matières premières)
Inconvénients :
➛ rendement faible (dépassent rarement 10 %, 5 % en moyenne)
➛ durée de vie limitée (dégradation dans le temps) mais de grandes améliorations ont été réalisées
➥ L’OPV permet de prendre de très nombreuses formes pour des usages divers. Ci-dessus des exemples d’applications intégrant des cellules OPV conçues par ASCA d’une durabilité remarquable (entre 15 et 25 ans selon ASCA):
1 : mobilier urbain en forme de bananier de 3 m de hauteur intégrant 12 modules OPV ASCA, l’énergie produite est stockée permettant la recharge de petits équipements électroniques par USB et l’éclairage au niveau des feuilles
2 : banc composé de 6 modules OPV transparents, l’énergie est stockée permettant l’éclairage mais aussi la recharge de petits équipements électroniques par USB
3 : modélisation d’une façade créée par les étudiants de l’Université de Sciences Appliquées de Stuttgart intégrant des modules OPV ASCA hexagonaux transparents permettant de filtrer la lumière et de produire une énergie renouvelable utilisable
4 : serre composée de 15 modules OPV triangulaires transparents permettant l’alimentation de lampes pour éclairer l’intérieur de la serre en-dehors des heures d’ensoleillement
Source www.asca.com / crédits photos : ASCA (publication et mentions approuvées par ASCA)
✥ Les cellules photovoltaïques à pérovskite
⤷ Les recherches s’orientent également sur des cellules photovoltaïques de 3e génération composée de pérovskite, un composé minéral semi-conducteur dont le potentiel a été découvert par le chimiste et ingénieur Tsutomu Miyasaka en 2009. La pérovskite correspond à des composés possédant une structure cristalline particulière, ce matériau est combiné avec des composés chimiques et autres éléments, notamment le plomb.
⤷ Les processus de cristallisation et de fabrication sont moins énergivores et moins couteux que ceux relatifs aux cellules de silicium cristallin. Les cellules solaires de structure pérovskite possèdent un fort coefficient d’absorption (plus élevé que les cellules de silicium cristallin), sa structure cristalline spécifique permet d’exploiter une fraction du spectre solaire différente de celle exploitable avec du silicium cristallin, les rendements de conversion en électricité obtenus sont plus élevés.
Avantages :
➛ rendement et performances élevés, fort coefficient d’absorption
➛ facilité de production, faible coût de production
➛ transparence des cellules
Inconvénients :
➛ faible stabilité, durabilité limitée
➛ dégradation à l’exposition des rayons lumineux (détérioration et vieillissement plus rapides), mauvaise résistance à l’eau, sensibilité à l’oxygène
➛ utilisation du plomb (toxicité)
⤷ Les propriétés et performances prometteuses de la pérovskite suscitent l’intérêt des scientifiques et fabricants, les recherches et études se multiplient pour élaborer des solutions novatrices. Les pérovskites sont constituées de composés cristallins selon une configuration spécifique, de nombreux composés et associations sont envisageables. Le champ des possibles stimule d’autant plus la recherche.
⤷ Son utilisation en combinaison avec d’autres matériaux et technologies photovoltaïques constitue une piste très prometteuse, les recherches sont nombreuses afin de bénéficier des avantages que la pérovskite présente tout en limitant ses contraintes.
⤷ En 2021, la société polonaise Saule Technologies lance la première ligne de production industrielle de cellules photovoltaïques en pérovskites synthétisés. Le procédé de production consiste à déposer sur un film plastique transparent et souple le matériau semi-conducteur par impression à jet d’encre composée de pérovskite. Cette technologie permet de concevoir des modules souples, légers et transparents, personnalisables en forme et teinte pouvant être intégrés à de nombreux équipements et dispositifs en intérieur et extérieur (objets connectés, stores solaires…). Les cellules solaires en pérovskite imprimées peuvent être encapsulées entre des couches de verre, les modules ainsi obtenus peuvent être intégrés à des façades et surface vitrées de bâtiments.
Source / crédit photo : https://sauletech.com/press
✦ 3e génération hybride
❖ Différentes technologies ont été décrites, toutes présentent des avantages et inconvénients, pour nombreux chercheurs et scientifiques l’avenir du solaire photovoltaïque réside dans la combinaison de plusieurs technologies. Les associations de technologies et matériaux sont très diverses et font l’objet de très nombreuses études et recherches. Voici les principales technologies utilisées pour l’élaboration des cellules hybrides de 3e génération.
✥ Les cellules photovoltaïques à colorant (DSSC pour Dye-Sensitized Solar Cell)
⤷ Les cellules photovoltaïques à colorant classiques, dites de Grätzel (de l’inventeur chimiste Michael Grätzel), sont inspirées de la photosynthèse végétale, il s’agit d’une association hybride entre un matériau chromophore organique ou métallo-organique (pigment photosensible) sensibilisant un matériau inorganique de type oxyde métallique semi-conducteur.
⤷ Cette technologie repose donc la photosensibilisation de semi-conducteurs, le pigment photo-actif (colorant) utilisé absorbe l’énergie du rayonnement incident (photons), le chromophore est alors à l’état photoexcité (génération et séparation de paires électrons-trous). Les électrons libérés circulent ensuite dans le semi-conducteur nanocristallin sur lequel le pigment est greffé (généralement du dioxyde de titane) puis sont collectés via une électrode transparente conductrice. Les électrons circulent dans le circuit externe (production d’un courant électrique) puis sont reconduits via la contre-électrode vers un électrolyte liquide, ce dernier transporte les électrons vers les molécules de colorant permettant sa régénération. L’ensemble est encapsulé entre les deux électrodes de verre conducteur pour former la cellule photovoltaïque à colorant.
⤷ La technologie photovoltaïque à colorant nécessite des procédés de fabrication peu couteux, si son rendement reste faible, elle reste néanmoins attractive pour certains usages. Elle permet d’intégrer les cellules photovoltaïques à une grande diversité de supports, les cellules sensibles même par faible luminosité peuvent être utilisées dans des configurations très variées en intérieur ou extérieur (lumière naturelle ou artificielle). La transparence et l’utilisation de colorants sont également des atouts pour jouer le design (façades, objets décoratifs…).
Avantages :
➛ facilité et rapidité de production, faible coût de production
➛ sensibilité à la lumière diffuse, sensibilité même par faible luminosité
➛ légèreté, flexibilité et finesse, semi-transparence, possibilités de colorations différentes
Inconvénients :
➛ performances limitées, rendement faible, ce rendement peut être amélioré en utilisant du ruthénium à faible dose mais qui est malheureusement un métal rare
➛ instabilité aux rayons lumineux dans le temps, instabilité aux températures élevées (dilatation du liquide, ou gel et dommages par températures trop basses)
➛ présence de solvants potentiellement dangereux dans l’électrolyte (nécessité de sceller très soigneusement les cellules, élimine la possibilité d’utiliser du plastique)
⤷ De nouveaux types de cellules à colorant sont élaborés avec des variations selon les matériaux utilisés. Les possibilités d’améliorations de performances et de durabilité sont très nombreuses. Certaines recherches s’efforcent de modifier le colorant ou d’innover pour produire de nouvelles compositions de pigments, l’objectif est d’augmenter la quantité d’énergie absorbée tout en évitant d’utiliser le ruthénium qui est un métal peu disponible et cher. Certains pigments sont constitués de matériaux métallo-organiques, d’autres sont totalement organiques.
⤷ D’autres travaux sont menés pour élaborer un électrolyte à l’état solide (solid state ➛ssDSSc) capable de rivaliser avec les performances d’un électrolyte liquide. Ce type de recherche vise notamment à améliorer la stabilité des cellules. Des cellules ont notamment été élaborées en utilisant un électrolyte à l’état solide à base de pérovskite.
⤷ Le matériau semi-conducteur utilisé fait également l’objet de recherches.
⤷ Selon le type de technologie les rendements varient de 5 à 12 % en moyenne.
Photo 1 : façade vitrée du Swiss Tech Convention Center de Lausanne parée de panneaux photovoltaïques à colorant Solaronix, vue de l’intérieur
Photo 2 : cellule à colorant Solaronix
Réalisations et credit photos Solaronix press
✥ Les cellules en tandem pérovskite-silicium
⤷ Comme décrit précédemment, les cellules photovoltaïques à pérovskite font l’objet d’un intérêt croissant en raison des grandes performances de ce type de matériau. Les cellules de silicium cristallin représentent 95% du marché des modules photovoltaïques, c’est une technologie mature très maitrisée, offrant de hauts rendements, mais d’après les recherches il serait plafonné à environ 30% en raison des propriétés du silicium. Aujourd’hui les meilleurs taux de conversion de l’énergie solaire atteignent environ 23% pour les modules monocristallins commercialisés, les marges de progression restent donc limitées. Pour s’affranchir de cette limite théorique, la recherche s’est orientée vers la combinaison des deux technologies et semi-conducteurs différents, la pérovskite et le silicium cristallin. Après des années de recherches et expérimentations force est de constater que la pérovskite apparait comme un excellent matériau complémentaire au silicium.
⤷ Les cellules en tandem sont ainsi constituées d’une couche supérieure à base de pérovskite (« top cell ») superposée sur une cellule inférieure de silicium texturée (« bottom cell »).
⤷ Des travaux et recherches ont été menés pour intégrer la pérovskite dans les procédés de production actuels du silicium cristallin sans créer des modifications trop contraignantes. La face supérieure des cellules de silicium étant texturée en formes pyramidales pour réduire la réflexion des rayons lumineux, il a fallu concevoir une méthode pour revêtir uniformément cette surface pyramidale. Aujourd’hui, la technologie tandem pérovskite-silicium, malgré son manque de maturité, offre de grands espoirs, les rendements records en laboratoire dépassent un taux de 34 % (tests sur de très petites surfaces).
⤷ L’utilisation de deux couches actives de silicium et de pérovskite en tandem permet d’exploiter plus efficacement le rayonnement solaire. En effet, en associant leurs propriétés, la cellule en tandem absorbe et convertit l’énergie d’une fraction plus large du spectre solaire, les rendements sont ainsi plus élevés. L’intérêt est, également, de bénéficier du fort taux d’abortion de la pérovskite tout en gagnant en stabilité et durabilité grâce au silicium. La limite de rendement théorique des cellules solaires tandem en pérovskite-silicium cristallin serait d’environ 40%, ce potentiel ouvre bien des perspectives…
⤷ La technologie photovoltaïque en tandem semble très prometteuse, partout la R&D tente d’explorer toutes les possibilités pour gagner en performances et rendement.
⤷ Notons que les cellules tandem pérovskite-silicium sont également des cellules à hétérojonction puisqu’elles sont composées de semi-conducteurs différents.
✥ Les cellules à hétérojonction de silicium Si-HJT
⤷ La technologie à hétérojonction (HJT) consiste à utiliser deux semi-conducteurs différents, il en résulte une hétérojonction en l’interface des couches mises en contact.
⤷ Les cellules à hétérojonction de silicium sont composées d’une couche de silicium monocristallin (c-Si) entre deux couches ultra-minces de silicium amorphe hydrogéné (a-Si:H) de quelques nanomètres d’épaisseur (1 nm = 0,001 µm (micromètres). Une couche est fortement dopée n+ pour présenter un grand excédent d’électrons (dopage négatif), tandis que l’autre couche est dopée p pour présenter un déficit d’électrons (dopage positif). Le silicium cristallin d’une centaine de microns d’épaisseur est quant à lui dopé n (négativement).
💡 Rappel : Homojonction
Une cellule cristalline de silicium est composée de deux couches de ce même semi-conducteur dopées différemment : dopage P de type positif et dopage N de type négatif.
La jonction PN entre les deux couches est une homojonction puisqu’il s’agit d’un seul semi-conducteur.
⤷ La couche mince supérieure de silicium amorphe capte l’énergie d’une partie des rayons lumineux reçus, les rayons lumineux traversent ensuite les différentes couches où l’énergie peut être absorbée indépendamment. La couche cristalline intermédiaire convertit la plus grande partie de l’énergie solaire, le silicium amorphe vient compléter et optimiser la conversion.
⤷ La couche inferieure du silicium amorphe capte les rayons qui ont traversé les deux premières couches. En outre, si le panneau photovoltaïque présente une surface transparente en face arrière, la cellule peut également bénéficier des rayons lumineux captés sur cette face (rayons diffus ou réfléchis (albedo)). Le silicium amorphe étant exposé en face avant et arrière, les cellules HJT présentent finalement une structure symétrique, elles sont donc parfaitement adaptées à la technologie bifaciale (les deux faces permettent de capter et convertir l’énergie des rayons lumineux). Leur taux de bifacialité est généralement supérieur à la plupart des autres technologies. La grande aptitude à la bifacialité de la technologie HJT maximise l’absorption globale de l’énergie solaire.
La technologie bifaciale est abordée dans section dédiée dans le chapitre suivant, cliquez ici pour y accéder.
⤷ La combinaison des deux couches de silicium différents confère aux cellules HJT une meilleure capacité d’absorption et de conversion de l’énergie des photons lumineux. Les propriétés électriques différentes des deux semi-conducteurs permettent en outre de capter l’énergie d’une plus large gamme de longueurs d’onde du rayonnement solaire.
⤷ La technologie à hétérojonction permet ainsi de surpasser les cellules conventionnelles en silicium cristallin en termes d’efficacité et performances.
Avantages :
➛ meilleure absorption de l’énergie solaire et rendement plus élevé, efficacité de conversion de l’énergie solaire en électricité pouvant se situer entre 22 et 24 %.
➛ dégradation de la puissance en sortie au cours de la 1ère année très faible et souvent inférieure aux autres types de cellules. 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. Leur efficacité et, in fine, la production d’énergie restent plus stables même par chaleur élevées. Les cellules HJT sont ainsi adaptées aux conditions environnementales chaudes.
➛ dégradation annuelle de la puissance en sortie généralement moindre. Durabilité et longévité accrues.
➛ bonnes performances même dans des conditions de lumière diffuse ou par faible luminosité
➛ très adaptées à la bifacialité, taux bifacial exceptionnel pouvant atteindre 95% et surpassant les autres technologies des cellules conventionnelles.
Inconvénients :
➛ prix d’achat supérieur aux cellules conventionnelles, coûts de fabrication généralement plus élevé lié à la structure complexe des cellules. Process de production spécifiques.
➛ technologie assez peu répandue auprès des fabricants, disponibilité limitée
⤷ Parmi les technologies à hauts rendements, l’hétérojonction figure parmi les plus prometteuses, elle constitue une avancée significative en termes de performances et de recherches en solutions photovoltaïques. Grâce à leur structure spécifique, les cellules HJT offrent des performances, une efficacité et une fiabilité améliorées, elles se positionnent parmi les cellules au rendement des plus élevés disponibles sur le marché à l’heure actuelle. D’autres technologies sont souvent associées pour encore gagner en performances, ces panneaux sont généralement classés comme des modèles de très très haut de gamme.
⤷ L’adoption de la technologie HJT est peu à peu croissante, de plus en plus de fabricants développent des cellules à hétérojonction. Même si leur coût est encore assez élevé, grâce aux diverses améliorations et à la simplification des procédés de fabrication, elles deviennent de plus en plus attractives. Notons toutefois que la technologie TOPCon, qui connaît un très fort essor, est une redoutable concurrente en termes de performances et fiabilités, tout en ayant l’avantage d’offrir des panneaux généralement plus abordables.
➥ Voir article Panneaux solaires TOPCon, innovations technologiques et avancées post PERC
⤷ Les recherches se multiplient, elles visent à encore améliorer les performances et optimiser les rendements, en outre, elles explorent les diverses possibilités en termes de semi-conducteurs à associer ou de type de dopage. En laboratoire, les rendements ont même atteint plus de 26 %. Certains fabricants s’intéressent également à la suppression des conducteurs en argent, l’utilisation du cuivre serait une des pistes à privilégier et qui permettrait de réduire les coûts.
✥ Les cellules à multi-jonctions
⤷ Les cellules à multi-jonctions sont composées d’une combinaison de divers matériaux semi-conducteurs et comportent ainsi plusieurs jonctions p–n différentes. La technologie permet d’atteindre des performances et rendements très supérieurs à la technologie monocristalline conventionnelle. Les dernières recherches ont permis de développer une cellule à 6 jonctions, chacune de ces jonctions est conçue pour capter une partie spécifique du spectre lumineux.
⤷ Cette technologie de pointe très couteuse reste prioritairement destinée aux applications spatiales, elle est souvent associée à des systèmes photovoltaïques à concentration de la lumière avec miroirs ou lentilles. Les rendements records en laboratoire dépassent désormais les 40 %.
♦ Les technologies sont de natures différentes, elles se trouvent à différents stades de maturation et de recherche selon les générations de cellules utilisées. Les cellules en silicium cristallin sont actuellement les plus utilisées, ce sont les plus performantes et les plus fiables pour les installations de systèmes photovoltaïques sur toiture ou au sol, leur durabilité est également un atout indéniable.
♦ Les autres technologies peuvent être utilisées pour des configurations spécifiques pour répondre à des exigences esthétiques, architecturales ou de design même si les rendements sont moindres. La plupart des technologies récentes ne sont toutefois pas adaptées à l’usage domestique ou représentent un coût plus élevé par rapport au photovoltaïque cristallin conventionnel qui reste actuellement le plus compétitif. Les technologies dont les rendements sont plus faibles sont privilégiées pour être intégrées à des petits équipements.
♦ Nous avons présenté les grandes familles de technologies mais comme vous l’avez compris, les possibilités de combinaisons semblent infinies, il est possible d’associer des technologies, des matériaux et composants différents qu’ils soient organiques ou non-organiques. Les technologies sont vouées à se compléter pour bénéficier des meilleures propriétés, atteindre des rendements optimisés et réduire les coûts.
♦ La R&D est partout en effervescence, les avancées sont considérables, l’enjeu est désormais de passer de l’expérience en laboratoire à la production à grande échelle pour améliorer l’accessibilité à la technologie photovoltaïque.
➥ Voir article La fabuleuse histoire du photovoltaïque. Historique, origines, découvertes et évolutions
2. Le solaire photovoltaïque : les technologies d'avenir en développement ?
♦ Au-delà des technologies définies selon le type de génération de cellules et les matériaux utilisés, d’autres technologies diverses peuvent être associées. Voici quelques technologies prometteuses et des innovations qui pourraient se développer dans l’avenir.
✦ Le photovoltaïque à concentration (dit CPV)
❖ Cette technologie utilise des miroirs ou lentilles optiques (type lentilles de Fresnel) pour concentrer les rayons lumineux sur les cellules photovoltaïques. Ce dispositif permet d’augmenter le rendement mais en raison de ses contraintes d’utilisation, il restait globalement réservé au domaine spatial ou à des sites spécifiques (lumière directe importante, et utilisation de trackers solaires pour suivre la course du soleil).
✥ Insolight et la solution Insolagrin
⤷ La startup suisse Insolight a développé et perfectionné sa technologie Insolagrin, une innovation agrivoltaïque qui permet de combiner, sur un même site, production d’électricité et optimisation de la production des cultures en terme de croissance, maturité et rendement. La conception du système intègre des modules photovoltaïques semi-transparents avec cellules de silicium bifaciales, et un écran de lentilles sur la face exposée permettant de concentrer selon les besoins les rayons lumineux.
⤷ La technologie Theia des modules (Translucidité et Haute Efficacité en Agrivoltaïque) s’adapte aux besoins en lumière ou en ombrage selon les conditions climatiques et les températures. Leur fonctionnement est assuré grâce à un système de contrôle et pilotage par logiciel lui-même associé à des capteurs. En E-mode les modules produisent de l’électricité, les lentilles sont alignées de manière à optimiser la production d’énergie, la lumière transmise aux cultures est diffuse et modérée. En MLT-mode les lentilles sont positionnées de manière à obtenir une transmission maximale de la lumière aux cultures tout en restant diffuse.
Réalisation et crédit photo Insolight
⤷ Ces modules sont destinés à répondre aux besoins en « agrivoltaïsme ». La solution Insolagrin permet de faire office de serre / ombrière avec un dispositif d’ajustement dynamique de la lumière pour favoriser la photosynthèse et la croissance des cultures au fil des saisons tout en les protégeant des aléas climatiques et du froid. L’excédent de lumière est optimisé et transformé en électricité.
⤷ Plusieurs projets ont été réalisés en Europe (Suisse, Italie, France, Allemagne, Espagne, Pays Bas…), les études sont en cours pour évaluer l’optimisation des productions agricoles et déterminer l’intérêt et l’impact de la gestion de la lumière et des températures sur leur qualité. La première installation agrivoltaïque en France fonctionne depuis début 2022 (en Nouvelle Aquitaine).
✦ Les modules hybrides photovoltaïques-thermiques.
❖ Certains fabricants se sont lancés sur le marché des modules hybrides permettant de produire de l’électricité et de la chaleur pour l’alimentation en eau chaude ou le chauffage. Notons, entre autres, l’entreprise Marseillaise Dual Sun.
❖ Cette technologie repose sur des capteurs photovoltaïques en surface et thermiques en sous-face qui s’alimentent à la fois de la lumière et de la chaleur solaire. Ces modules hybrides peuvent être hydrauliques (pour une production d’eau chaude) ou aérovoltaïques (pour une production d’air chaud).
❖ Ces technologies ne font pas réellement concurrence au photovoltaïque, leurs principes et leur utilisation étant différents. En effet, le solaire thermique permet en général un apport en chauffage complémentaire ou se substitue partiellement et ponctuellement à un cumulus électrique (ou ballon thermodynamique). La chaleur générée reste intermittente et dépend de l’ensoleillement. Le coût d’un système solaire hybride est d’ordinaire bien plus élevé qu’un système photovoltaïque traditionnel, mais la comparaison reste complexe et même peu pertinente… Notons que ces systèmes sont plus sensibles aux pics de températures qui peuvent altérer la production et générer des disfonctionnements (intervention d’un dépanneur).
✦ Le film esthétique SolarSkin
❖ La startup américaine Sistine Solar a élaboré la technologie SolarSkin pour répondre à des besoins et une volonté esthétiques.
❖ Un film écran est disposé au-dessus des modules photovoltaïques, cette innovation permet d’utiliser la surface des modules comme support pour afficher une image au choix.
❖ Les possibilités de rendus et de personnalisation sont donc infinies et peuvent avoir une finalité secondaire reposant sur la publicité. Les écrans filtrent la lumière du soleil pour la renvoyer vers les cellules photovoltaïques.
❖ Cette technologie permet de laisser court à la créativité visuelle, mais elle permet aussi dans certaines configurations d’éviter les contraintes d’urbanisme lorsqu’il s’agit de préserver l’environnement visuel et paysager. Le fabricant travaille à l’amélioration de leur rendement et de leurs performances. Le coût du dispositif vient s’ajouter à l’installation classique.
➥ Source site sistinesolar.com. Réalisations et crédit photos pages Sistine Solar Residential et Sistine Solar technology
✦ Les modules bi-verre
❖ Les modules photovoltaïques classiques sont constitués d’une feuille de fond (back-sheet) protectrice en Tedlar (polymère), mais il existe des modules dits « bi-verre », un deuxième verre solaire remplace alors le Tedlar.
❖ Grâce aux deux faces vitrées, ces modules sont partiellement transparents, ils permettent ainsi la perméabilité du spectre lumineux. Leur utilisation est généralement liée aux besoins de leur implantation lorsqu’il est nécessaire de préserver une certaine luminosité. Les modules « bi-verre » sont donc parfaitement adaptés en ombrières, pergolas, serres, ou sur des toitures et façades qui doivent permettre de laisser entrer la lumière du jour.
❖ Ces modules offrent une meilleure résistance aux différentes agressions extérieures (intempéries, conditions climatiques, pollution, humidité, impact, exposition prolongée aux rayons UV…). Ils sont plus rigides ce qui leur confère une meilleure résistance mécanique et une grande robustesse. Les altérations dans le temps étant plus limitées la technologie « bi-verre » contribue à une meilleure durabilité des modules. Leur emploi peut être privilégié pour les systèmes photovoltaïques exposés aux conditions extrêmes (forte concentration saline, humidité importante, milieux désertiques, vents violents…). Par contre ils sont aussi plus lourds et leur coût est plus élevé.
❖ Ces modules étant très robustes et rigides, certains fabricants ont développé des modèles dépourvus de cadre métallique.
❖ Notons que certains fabricants proposent également des modules dotés de Tedlar transparent, le gain en luminosité est conservé tout limitant le surcout et un poids plus élevé.
❖ La technologie bi-verre est souvent couplée aux cellules « bifaciales »…
✦ Les modules bifaciaux
❖ Les modules photovoltaïques à double face, dits bifaciaux, connaissent un engouement prometteur. Généralement installés au sol, ces modules performants sont en essor en raison de l’optimisation évidente de la production électrique. En effet, grâce à la conception spécifique des cellules, ce sont les deux faces du module qui permettent de capter et convertir l’énergie des rayons lumineux. Cette technologie exige bien entendu une conception transparente en face arrière (généralement en verre pour la robustesse et durabilité). Ces systèmes photovoltaïques sont souvent utilisés pour les grands parcs solaires.
❖ La face avant capte la lumière directe ou diffuse et éventuellement réfléchie du soleil tandis que la face arrière a la particularité de capter le rayonnement diffus et les rayons lumineux réfléchis par l’environnement (sol, rangée de modules…). Leur utilisation dépend donc de l’effet d’albedo (proportion du rayonnement solaire réfléchi par l’environnement) qui varie selon la végétation, le type de sol, la position du soleil, les nuages, la hauteur des modules…
❖ Les cellules bifaciales offrent un coefficient de bifacialité variable selon le type de cellules, leur structure et leur technologie. Ce coefficient correspond au ratio de performance et rendement de la face arrière de la cellule par rapport à ceux de la face avant pour un rayonnement équivalent (irradiance identique). Sous conditions de test standardisées, dites STC (Standard Test Conditions), le coefficient de bifacialité est généralement compris entre 70 à 85%.
❖ Par rapport à un panneau monofacial, et dans une configuration d’installation adaptée, l’absorption en face arrière des rayons lumineux peut permettre d’augmenter la production d’électricité globale. Ce gain en énergie solaire convertie en électricité, dit gain bifacial se situe entre 3 à 15% en montage fixe. L’écart en gains démontre que le surplus d’énergie produit est à considérer avec prudence.
❖ Des études récentes ont démontré, grâce à des tests comparatifs, que dans certaines configurations le gain n’était pas aussi flagrant ou peut rester finalement minime. En effet, le gain généré par l’énergie convertie en face arrière n’est pas toujours compensé par la perte de production en énergie en face avant liée à la technologie bifaciale et la conception spécifique des cellules. Il faut surtout retenir que l’estimation du gain de performance et rendement est très complexe, bien des critères et facteurs sont à prendre en considération. Certes, 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 ! Néanmoins, dans la pratique et en conditions réelles, le gain en production grâce à la face arrière dépend surtout du montage (inclinaison, orientation, position fixe ou non…), 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…). Il faut bien entendu prendre en compte l’ombrage sur la face arrière, et l’espacement entre les rangées de modules doit être étudié pour favoriser l’effet d’albedo. Pour un réel gain, cette technologie requiert un bel ensoleillement pour bénéficier des potentiels rayons indirects, l’effet d’albedo étant bien entendu moindre par temps maussade.
❖ Les études du productible peuvent présenter des incertitudes d’autant plus que l’albedo est variable au fil des saisons.
❖ Certains parcs photovoltaïques sont équipés de dispositifs de tracking pour l’optimisation des performances des modules bifaciaux. La production peut effectivement être accrue grâce au tracking, le gain en énergie solaire convertie en électricité peut atteindre 30 à 40%. Les panneaux photovoltaïques sont placés sur un tracker, autrement dit une structure motorisée qui permet de modifier l’orientation des panneaux. Ce procédé repose sur le modèle du tournesol qui suit la course du soleil, il s’agit du principe de l’héliostat. Le tracker à axe horizontal peut s’orienter en suivant la course du soleil d’Est en Ouest, tandis que le tracker par inclinaison améliore l’incidence des rayons solaires selon les saisons permettant une exposition au rayonnement optimale. Il existe des trackers à double axe permettant les deux modularités.
❖ Bien évidemment la technologie bifaciale n’est pas adaptée aux installations en surimposition sur toiture, la face arrière n’étant pas exposée aux rayons lumineux. Les installations en ombrières au-dessus d’un sol foncé, tel que le bitume, s’avèrent également peu efficaces, l’albedo n’est pas suffisamment conséquent pour justifier l’utilisation de modules bifaciaux et le surcoût que cela implique.
❖ Les modules bifaciaux disposent d’une technologie plus avancée que les modules classiques monofaciaux, et une face arrière en verre, leur coût est donc plus élevé. L’objectif est donc de compenser l’écart du coût d’investissement par une augmentation significative du rendement énergétique.
❖ L’engouement pour la technologie photovoltaïque bifaciale est en belle croissance. Si les conditions d’exposition sont adaptées, la possibilité et la perspective de produire davantage d’énergie en exploitant les faces avant et arrières des cellules constituent un attrait et un atout indubitables. Les panneaux bifaciaux gagnent ainsi en popularité, notamment pour les applications en ombrières et au sol. Notons que l’évolution de l’agrivoltaïsme favorise également le développement de cette technologie. En effet, elle est particulièrement adaptée lorsque l’exploitation photovoltaïque est associée à la culture des sols ou l’élevage puisque l’espacement entre les rangées est nécessaire pour permettre de conserver une couverture végétale.
❖ La demande en progression constante, les innovations technologiques et les process de production toujours plus performants permettent peu à peu de réduire l’écart de prix avec le photovoltaïque monofacial. De plus en plus de fabricants élargissent donc leurs gammes de solutions en proposant un ou plusieurs modèles reposant sur la technologie bifaciale. On comprend pourquoi cette technologie gagne progressivement de plus en plus de parts de marché.
✦ Les technologies « Back Contact » et IBC
❖ La grande majorité des modules photovoltaïques présente un quadrillage visible en face avant, en effet cet aspect visuel est lié aux contacts collecteurs et conducteurs qui forment une grille sur la surface.
‣ Cette grille est composée de « doigts », il s’agit de bandes conductrices très minces qui collectent le flux électrique généré par la cellule photovoltaïque.
‣ A leur perpendiculaire ces « doigts » sont connectés à des bandes conductrices plus larges appelées busbars (ou barres omnibus) où le courant est conduit et distribué de cellule en cellule.
‣ Toutes les cellules sont connectées entre elles pour permettre la circulation du courant électrique généré grâce à l’effet photovoltaïque.
❖ La technologie « Back Contact » présente l’avantage d’étendre la surface de production d’électricité en face avant en plaçant une partie ou la totalité des contacts métalliques en face arrière (= contact arrière d’où le nom « Back Contact« ). Toutes les cellules sont connectées les unes aux autres en face arrière, cette technologie permet d’optimiser la surface disponible exposée, et de limiter les pertes liées à l’ombrage des contacts. La zone de réception des rayons lumineux étant plus importante, l’absorption de l’énergie solaire est augmentée, le rendement est donc plus élevé.
❖ Il existe différents types de cellules photovoltaïques à contact arrière, notamment les cellules MWT (Metal Wrap Through) et plus récemment les cellules IBC –Interdigitated Back Contact.
❖ Les cellules Back Contact de type MWT sont dépourvues des conducteurs omnibus en face avant, les électrodes de contact positives et négatives sont placées à l’arrière de la cellule. L’énergie électrique est collectée par les doigts en face avant, les interconnexions vers la face arrière sont réalisées en formant de minuscules trous percés au laser dans la plaquette de silicium, une pâte d’argent sérigraphiée remplit les trous et assure ainsi la mise en contact traversante (voir schéma en coupe). Cette description de la conception est simplifiée mais elle est bien entendu plus complexe.
❖ Certains fabricants jouent sur le rendu esthétique en disposant les doigts en face avant selon des configurations spécifiques… Cette technologie représente une part très marginale du marché.
❖ Aujourd’hui, la technologie Back Contact est surtout représentée par les cellules à contact arrière interdigité IBC. La structure d’une cellule Back Contact IBC ne présente plus aucune métallisation en face avant, les contacts et conducteurs sont intégralement placés en face arrière (voir image présentant la face et la face arrière). Les contacts sont donc parfaitement invisibles. La technologie appliquée et le type de semi-conducteur choisis sont adaptés pour offrir des cellules à très hautes performances. La face exposée au soleil n’étant plus encombrée de contacts, la cellule présente une surface très épurée d’une grande esthétique. Pour les cellules associées à un dispositif à concentration des rayons lumineux, en l’absence de contacts en face avant, les performances sont encore accrues.
❖ Les panneaux Back Contact disposent d’une feuille conductrice spécialement conçue en face arrière, les cellules sont plus facilement connectées entre-elles, ce qui présente l’avantage de pouvoir les rapprocher, et épargne la contrainte de soudage nécessaire pour interconnecter les cellules conventionnelles. Il en résulte un gain en espace, une diminution des micro-casses dues aux soudures et une diminution des pertes résistives.
❖ La réduction de la métallisation en face avant limite les pertes d’ombrage, l’efficacité de conversion de l’énergie solaire et les performances sont améliorées, ce même dans des conditions de faible luminosité. Les cellules IBC sont également reconnues et conçues pour offrir une meilleure résistance aux conditions environnementales, leur structure permet notamment de limiter les pertes de rendement par températures élevées. L’ensemble des performances sont accrues et plus stables, les panneaux IBC gagnent en durabilité et fiabilité. Elles sont en outre très appréciées pour leur apparence qui offre un design plus esthétique.
❖ Les avantages de la technologie Back Contact IBC sont donc loin d’être négligeables toutefois les processus de production sont complexes et couteux, d’autant plus que les exigences en termes de matériaux utilisés sont élevées.
❖ Cette innovation technologique fait de plus en plus parler d’elle et est désormais utilisée par certains fabricants, tandis que d’autres s’y intéressent de très très près… Certes il s’agit d’une technologie émergente encore peu répandue à l’heure actuelle en raison de son coût élevé mais elle connaît malgré tout une réelle croissance. Certains spécialistes l’envisagent même comme une technologie prépondérante d’ici quelques années. On constate que peu à peu des fabricants ouvrent ou s’apprêtent à créer des lignes de productions spécifiquement dédiées à ce type de cellules afin d’élargir leurs gammes de panneaux…
❖ Les recherches se multiplient, l’avenir de la technologie Back Contact IBC semble donc plutôt prometteur et on peut imaginer qu’elle sera de plus en plus accessible. Notons que cette technologie est de plus en plus associée aux cellules de Type N (dopage négatif).
✦ La technologie TOPCon
❖ La grande majorité des panneaux photovoltaïques cristallins utilisés ces dernières années bénéficient de la technologie PERC (Passivated Emitter Rear Cell). Cette technologie consiste à ajouter une couche de passivation diélectrique à l’arrière de la cellule (généralement une cellule de Type P) qui permet d’augmenter les performances du panneau. Leur rendement est en moyenne de 20%.
❖ L’utilisation de la couche de passivation PERC a connu un franc succès et s’est très vite répandue à partir de 2017. Si aujourd’hui les cellules de Type P PERC dominent très largement le marché, la technologie photovoltaïque et son marché connaissent toutefois une grande transition avec l’apparition des panneaux TOPCon qui grignotent très rapidement les parts du marché et tendent à remplacer les panneaux PERC. Ces panneaux photovoltaïques de silicium cristallin de toute dernière génération présentent une couche de passivation dite TOPCon (pour Tunnel Oxide Passivated Contact). Les cellules sont alors de Type N, (dopage négatif de la couche de base), leurs performances sont encore accrues même par faible luminosité ou fortes chaleurs. Elles ont en outre une plus grande stabilité de rendement et une durabilité accrue. Le taux de rendement se situe généralement entre 21,5 % et 22,5%.
❖ A l’heure actuelle on constate donc une nouvelle mouvance, la technologie TOPCon est de plus en plus présente et semble en passe de devenir la norme dans les années à venir. En 2023, la plupart des grands acteurs et fabricants de panneaux ont commencé à développer et produire leurs gammes de panneaux TOPCon, en 2024 la tendance s’accentue fortement. La technologie TOPCon devrait donc assez rapidement détrôner la technologie PERC. Certes la technologie HJT perce elle aussi et se révèle être une réelle concurrente en termes de technologie avancée mais son adoption est bien plus modeste. A voir dans l’avenir…
❖ Les technologies PERC et TOPCon étant devenues incontournables, nous leur avons consacré tout un article afin de bien expliquer leurs avantages et de présenter une approche comparative détaillée.
➥ Voir article Panneaux solaires TOPCon, innovations technologiques et avancées post PERC
✦ Les tuiles et ardoises solaires photovoltaïques
❖ Les tuiles et ardoises solaires permettent de produire de l’électricité par conversion de l’énergie solaire tout comme les modules photovoltaïques. Le principe est identique mais ce sont la forme, les dimensions, l’aspect visuel et la configuration d’implantation qui diffèrent. L’effet photovoltaïque permet de produire un courant continu, qu’il s’agisse de tuiles, ardoises ou modules, un onduleur est nécessaire pour le convertir en courant alternatif.
❖ Notons que certaines tuiles ou ardoises peuvent aussi produire de la chaleur (tout comme les modules).
❖ Les tuiles/ardoises photovoltaïques s’intègrent à la toiture, cette technologie privilégie l’aspect esthétique, certains modèles confèrent à la toiture un design moderne, d’autres sont conçus pour se confondre au mieux avec la toiture existante.
❖ Les tuiles et ardoises solaires s’intègrent généralement mieux dans l’environnement qu’un système photovoltaïque conventionnel. Opter pour cette technologie peut favoriser l’obtention de l’autorisation d’urbanisme lorsque le bâtiment est localisé dans une zone protégée (à proximité d’un monument historique, site classé…). En effet dans une telle situation, l’avis de l’Architecte des Bâtiments de France (ABF) détermine si le système photovoltaïque envisagé est adapté aux contraintes visuelles et architecturales, les tuiles et ardoises solaires peuvent donc être un atout et sembler plus conformes à l’environnement.
❖ Le fabricant Tesla développe et commercialise des tuiles photovoltaïques depuis plusieurs années, l’inventeur Elon Musk communique beaucoup sur son concept Solar Roof et ses diverses gammes de tuiles. Si cette marque est généralement la plus connue, d’autres fabricants ont pris part au marché, et les français ne sont pas en reste… Aujourd’hui l’aspect, les formes, les matériaux, les couleurs et les conceptions sont très variés permettant de répondre à des besoins tout aussi divers en termes de couverture.
❖ Si l’avantage primordial est d’ordre esthétique, d’un point de vue structurel, les tuiles ou ardoises photovoltaïques se substituent à la couverture classique, le système photovoltaïque ne représente donc pas un poids supplémentaire puisqu’il n’est pas installé en surimposition à la couverture. Les tuiles et ardoises solaires peuvent s’intégrer partiellement à la couverture ou constituer intégralement la toiture, dans ce dernier cas il est judicieux d’associer un système de stockage pour utiliser le surplus d’énergie lorsque la production n’est plus effective. Autre avantage, quelle que soit l’inclinaison elles s’intègrent facilement, néanmoins comme tout capteur photovoltaïque, la production en énergie reste dépendante de l’inclinaison, de l’orientation et de la localisation, un projet avec des tuiles ou ardoises photovoltaïques nécessite une étude et réflexion très rigoureuses pour qu’il soit pertinent.
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❖ Cette technologie pourrait susciter un grand engouement, toutefois il y a des « mais » d’importance majeure qui constituent un frein réel à son utilisation. Les tuiles et ardoises photovoltaïques affichent globalement un rendement inférieur à celui des modules solaires conventionnels. En effet, selon les modèles, pour une même puissance totale, un système photovoltaïques constitué de tuiles peut nécessiter jusqu’au double en surface. Leur coût actuellement bien supérieur à une installation conventionnelle sur toiture constitue un autre point négatif. Au mètre carré, avec un rendement plus faible et un prix plus élevé, l’attrait de l’esthétisme ne fait pas forcement le poids…
❖ Enfin, notons qu’il faut se renseigner sur les procédures de maintenance en cas de défaillance, mais aussi sur les garanties. Tous les professionnels installateurs n’ont pas forcément les agréments nécessaires, et les assurances habitations ne couvrent pas systématiquement ces types d’installations.
❖ L’atout esthétique des tuiles et ardoises photovoltaïques est incontestable, aujourd’hui leur emploi reste très marginal, mais elles font de plus en plus parler d’elles, même si leur intérêt est de se faire discrètes ! 😉
♦ Sont ici évoquées les diverses améliorations en termes de technologies et innovations, mais l’évolution du solaire photovoltaïque concerne également les possibilités d’implantation, nous avons donc consacré un article à l’agrivoltaïsme et les solaire flottant consultable ici.
Alors ?
Les besoins en énergie ne cessent de croître, trouver et utiliser des sources d’énergie alternatives renouvelables est devenu un impératif pour préserver la planète et limiter le changement climatique et ses incidences. Le photovoltaïque représente en outre une solution pertinente pour permettre de réaliser des économies sur la facture électrique et/ou de générer des revenus.
Les technologies liées au solaire photovoltaïque sont très diverses, qu’elles soient matures ou en devenir, elles représentent un potentiel indéniable pour répondre en partie aux besoins en énergie.
Les recherches sont incessantes, les technologies évoluent ainsi constamment. L’objectif est de rendre les panneaux toujours plus performants, plus puissants et plus efficaces qu’elles que soient les conditions d’exposition, environnementales et météorologiques. Leur durabilité et leur fiabilité constituent également des axes majeurs pour garantir leur rentabilité.
Le solaire photovoltaïque a de nombreux atouts mais comporte aussi des inconvénients, aucune solution n’est parfaite, d’ailleurs la source d’énergie idéale n’existe pas.
L’acceptabilité reste une étape compliquée, certaines oppositions sont inévitables, mais une certitude reste, chacun a besoin d’électricité. Tout est à considérer au prisme des besoins, des possibilités et des limites…
Le solaire photovoltaïque navigue sur diverses technologies, Acsolue Energie tente de vous tenir au courant des tendances en vogue et prometteuses… 😉
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