Énergie solaire photovoltaïque

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Atlas solaire mondial

Panneaux photovoltaïque du plus grand bateau solaire d'Europe en 2007 (180 places) (voir ci dessous)

Ce bateau solaire de 180 places a été affrété par l'ONG Natuur monumenten pour le centre d'interprétation de la nature de Dordrecht pour visiter les zones humides du Parc national de Biesbosch (9000 ha) aux Pays bas. Coût : 1 million d'euros (moteur diesel complémentaire ou de secours)

L'énergie solaire est particulièrement rentable dans les lieux isolés, par exemple ici dans le village de Grand Bassin (Île de la Réunion)

L'énergie solaire photovoltaïque est une forme d'énergie renouvelable permettant de produire de l'électricité par transformation d'une partie du rayonnement solaire grâce à une cellule photovoltaïque. Plusieurs cellules sont reliées entre-elles sur un module solaire photovoltaïque. Plusieurs modules sont regroupés pour former une installation solaire chez un particulier ou dans une centrale solaire photovoltaïque.
Cette installation peut-être isolée et fonctionner « en ilot » en chargeant des batteries et répondant à des besoins locaux, ou alimenter un réseau de distribution électrique.

Le terme photovoltaïque désigne indifféremment le phénomène physique - l'effet photovoltaïque - et/ou la technologie associée.

[modifier] Technologie

Article détaillé : cellule photovoltaïque.

L’effet photovoltaïque a été découvert par Antoine Becquerel en 1839. Il est produit par absorption de photons dans un matériau semi-conducteur qui génère en réponse une tension électrique.

Les cellules photovoltaïques produisent du courant continu à partir du rayonnement solaire, qui peut être utilisé pour alimenter un appareil ou recharger une batterie. De nombreuses calculatrices de poche utilisent l'énergie photovoltaïque.

Quand l'énergie nécessaire dépasse la quantité fournie par une seule cellule, les cellules sont regroupées pour former un module photovoltaïque, parfois désigné de manière ambiguë sous le terme de panneau solaire. De tels modules ont été dans un premier temps utilisés pour alimenter des satellites en orbite, puis des équipements électriques dans des sites isolés ou sur des bateaux ou véhicules. Une baisse des coûts de production a ensuite élargi le champ d'application de l'énergie photovoltaïque à la production d'électricité sur les réseaux électriques.

[modifier] Influence de l'ensoleillement

Sur terre, l'énergie solaire moyenne en pleine exposition reçue par m² de panneaux exposés en plein soleil est de 1 kW, alors que dans l'espace la constante solaire est de 1,367 kW/m². Malgré son nom la constante solaire n'est pas vraiment constante puisque l'activité solaire n'est pas elle-même constante.

Les pertes occasionnées lors de la traversée de l'atmosphère par la lumière est telle que l'énergie qui arrive au sol sur terre est plus faible et de l'ordre moyen de 1 kW/m² au midi vrai. C'est cette valeur qui est communément retenue pour les calculs. En laboratoire pour déterminer le rendement d'une cellule ou d'un panneau solaire, une source d'énergie solaire artificielle de 1 kW/m² est également utilisée. Au final, l'énergie qui arrive au sol dépend de l'inclinaison du soleil donc de l'épaisseur de l'atmosphère à traverser et de sa nébulosité.

Alors que cette question peut être étudiée plus en détail sur le site de l'Institut de l'énergie solaire (INES), le nombre d'heures d'équivalent plein soleil concerne plus particulièrement le producteur d'électricité photovoltaïque.

En effet, un panneau solaire n'est qu'exceptionnellement exactement face au soleil puisque la terre tourne sans arrêt et que l'inclinaison du soleil par rapport au panneau évolue en permanence. Au cours d'une journée sans nuage la production électrique du panneau varie également en permanence en fonction de la position du soleil et n'est jamais à son maximum sauf au bref passage du plein midi. La production en fin de journée est donc une somme de productions partielles. Par temps couvert, donc en l'absence de soleil, la luminosité ambiante, alors que le soleil est caché, permet quand même une toute petite production électrique, et ces petites productions additionnées finissent par faire des kWh. En fin d'année à partir du total de la production électrique on obtient le nombre d'heures d'équivalent plein soleil de l'année qui n'a rien à voir avec le nombre d'heures d'ensoleillement au sens météo.

Le nombre d'heures d'ensoleillement vu par les services météo ou les climatologues n'est pas de la même nature. Soit il y a du soleil soit il n'y en a pas^[1]. On constate que Rouen est située sur la ligne des 1750 heures d'ensoleillement par an, alors que le nombre d'heures d'équivalent plein soleil y est proche de 1100 heures.

Il faudrait aussi tenir compte de l'albedo du sol, c'est-à-dire de son pouvoir de réflexion de la lumière. Lorsqu'une installation est environnée de neige par exemple, donc d'un environnement très réflexif, la production d'une installation augmente parce qu'elle récupère une petite partie de la lumière réfléchie par la neige alentour. Mais cette variable n'est pas facile à quantifier et se trouve, de fait, incluse dans le nombre d'heures d'équivalent plein soleil.

Avant de s'équiper en panneaux photovoltaïques, il est intéressant de savoir ce qu'on peut en tirer au lieu géographique qui nous concerne. Pour cela, la Communauté Européenne a mis en ligne un logiciel gratuit qui permet à tout citoyen de l'Union où qu'il se trouve dans la Communauté de connaître la production d'électricité annuelle en kWh dont il bénéficiera^[2]. Après quelques essais pour se familiariser avec ce logiciel, on découvre qu'à Liège on peut obtenir 840 kWh/kWc/an, Hambourg 870, Colmar 940, Rouen 950, Munich 950, Arcachon 1100, Chamonix 1110, La Rochelle 1140, Agen 1150, Perpignan 1290, Eraklion Crête 1310, Madrid 1400, Cannes 1465, Séville 1470, Malte 1480, Faro Portugal 1550.

[modifier] Influence de l'évolution récente des rendements

En 1995, les rendements des panneaux monocristallins étaient d'environ 10%, en 2000 d'environ 12% et actuellement (2007) suivant les fabricants, de 15 à 17%. En 12 ans, la croissance des rendements a donc été de près de 60%.

Pour calculer une production électrique annuelle estimée, il suffit de multiplier le nombre d'heures d'équivalent plein soleil par le rendement des panneaux. Ainsi pour Rouen avec 1.100 h et des panneaux d'un rendement de 15 %, on arrive à 1 kW/m² x 1.100 h/an x 0,15 = 165 kWh/m²/an. Cette production s'entend à la sortie des panneaux, donc ne tient pas compte des pertes dans les fils et lors de la conversion en électricité alternative par l'onduleur. En tenant compte de ces pertes (lignes, connexions, onduleur ; soit 14 % environ) on arrive à 142 kWh/m²/an (165 x 0,86). Certains onduleurs récents ont un rendement qui permet d'obtenir un résultat meilleur que celui là.

On peut aussi dire qu'avec un rendement de 15 %, la puissance fournie par un panneau d'1 m² est de 1 kW x 0,15 = 150 W. Ce qui donne une puissance de 150 Wc (watt crète) sortie panneau.

Il vaut mieux faire le calcul soit même plutôt que se fier à ceux qui ont été faits à une autre époque et repris ici où là sans que le détail des éléments pris en compte soit précisé ou tout simplement pour vérifier les dires d'un installateur. La rapidité de l'évolution récente des rendements rend très vite obsolète des calculs effectués il y a quelques années seulement. Comme il est prévisible que cette tendance va continuer dans les années qui viennent, faire son propre calcul semble donc une attitude à conserver. Pour s'informer sur l'évolution à venir et programmée des performances des différentes technologies, on peut consulter la feuille de route de l'industrie japonaise des cellules photovoltaïques.

Toutefois on peut aussi calculer directement à partir du kWc : à Rouen, 1 kWc produit approximativement 950 kWh par an (1kW x 1.100 h x le rendement de l'installation 0,86). Ce dernier calcul est indépendant de la surface des panneaux ainsi que du rendement de ces pannneaux, données déjà prises en compte pour arriver au kWc. Le kWc ou kilowatt crête encore nommé kWp ou kilowatt peak est la puissance maximum fournie par une installation exposée au mieux (en théorie 1 kW/m²) et ne représente qu'un cas particulier, l'exposition solaire étant variable. L'appellation kWc ou kWp employée dans l'industrie photovoltaÏque est quelquefois considérée comme une appellation abusive parce que la puissance électrique s'exprime habituellement en kW.

Pour arriver à une puissance de 1 kWc avec des panneaux d'un rendement de 15 %, il faut: 1000 W / 150 W = 6,66 m² de panneaux (ou encore présenté autrement: 150 W par m² x 6,66 m² = 1000 W pour les 6,66 m²). Plus le rendement des panneaux augmente, plus la surface nécessaire pour obtenir une puissance d'1 kWc diminue.

Pour estimer la surface de panneaux souhaitable, l'étude des habitudes de consommation au cas par cas est nécessaire. Tout dépend également du résultat final que l'on veut obtenir. On peut vouloir ne produire qu'une partie de sa consommation ou aller jusqu'à compenser la totalité. On peut même vouloir dépasser sa consommation et devenir revendeur net.

[modifier] Marché mondial

Depuis plusieurs années, les installations de panneaux photovoltaïques sont accélérées par des programmes nationaux offrant des incitations financières telles que des tarifs de rachats bonifiés de l'électricité produite pour le réseau public, notamment en Allemagne, Japon, Espagne, É.-U., Australie, France et dans d'autres pays (mais souvent à des conditions particulières).

En 2006, les nouvelles installations solaires photovoltaïques ont représenté, dans le monde, une puissance de 1500 MW , portant la totalité des installations mondiales à 6700 MW . Le Japon (1750 MW) , l'Allemagne (3063 MW) et les États-Unis (610 MW) représentent ensemble 81 % du marché mondial. Les installations connectées aux réseaux (sans stockage de l'électricité) représentent la majorité des nouvelles installations.

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[modifier] L'obstacle au développement : le stockage de l'énergie

Le développement du solaire photovoltaïque a eu pour origine l’électrification des sites isolés et non raccordés au réseau, mais également l'alimentation de matériel mobile. Cette nécessité a permis à la filière naissante de faire année après année des progrès en termes de prix de revient du kWh produit et de rendement des panneaux.

La production d'électricité solaire est sujette aux aléas de l'ensoleillement et n'est pas régulière. Les périodes de production ne coïncident pas aux périodes de consommation et la nuit la production est nulle mais pas les besoins. Dans les sites isolés et non connectés au réseau, on stocke l'énergie dans des batteries pour pallier cet inconvénient. Mais c'est un investissement supplémentaire et non négligeable en terme de coût et d'entretien. Dans ce cas particulier, le surcoût est acceptable en comparaison du prix qu'il aurait fallu mettre dans l'installation d'une nouvelle ligne électrique.

Le développement actuel du solaire photovoltaïque, n’est plus motivé par les besoins des sites isolés sauf dans quelques pays comme l’Inde. La motivation actuelle est due à l’épuisement prévisible des énergies non renouvelables comme le pétrole ^[3], le gaz, le charbon, ou l’énergie nucléaire à base d’uranium^[4] ou de thorium. Depuis peu, médiatisation aidant, nous commençons à en prendre conscience et le photovoltaïque raccordé au réseau apparait comme l'une des solutions.

Les statistiques énergétiques mondiales de 2006 donnent un peu plus de 12 % d’énergies renouvelables sur le total de toutes les énergies consommées. Si nous devions être privés des énergies non-renouvelables, le monde n’aurait à sa disposition que 12 % de l’énergie que nous dépensons actuellement. Ce serait un désastre. L’économie s’effondrerait et nos modes de vies avec elle^[5], au minimum. Que nous soyons d’accord ou pas, progressivement, les réserves limitées des énergies non renouvelables finiront par s’épuiser en totalité et il ne restera que les énergies renouvelables seules, c'est une question de temps.

Il convient donc de mettre en œuvre plusieurs politiques : économiser l’énergie, augmenter l’efficacité énergétique, promouvoir et développer rapidement des énergies de remplacement, communément appelées les « nouvelles énergies renouvelables » (donc hors l’hydroélectricité et hors bois), dont le solaire photovoltaïque fait partie.

Certains pays se sont déjà lancé dans des programmes de développement des énergies renouvelables. C’est le cas du Danemark. Les statistiques des puissances installées en éoliennes au Danemark sont les suivantes : 2001 = 2,4 GW ; 2002 = 2,8 GW ; 2003 = 3,1 GW ; 2004 = 3,1 GW ; 2005 = 3,1 GW ; 2006 = 3,1 GW. ^[6]. On voit d’après ces chiffres, qu’à partir de 2003 le programme danois a été stoppé. L’expérience danoise montre que l’injection directe (sans stockage de l’énergie) dans le réseau électrique n'a pas pu se développer au delà de 18 % environ de la consommation du pays. La production d’électricité éolienne danoise était en 2005 de 6,6 TWh sur un total de consommation de 36 TWh. Ce qui donnait 18% d’électricité éolienne en injection directe sur le réseau^[7]. On ne peut pas retenir strictement ce chiffre, puisque la production d’électricité éolienne, à puissance installée donnée, varie d’une année sur l’autre en fonction des conditions météo et la consommation du Danemark augmente sensiblement année après année. 18 % est donc un chiffre indicatif, mais néanmoins significatif.

A l’expérience, aller au delà de ce chiffre pose de gros problèmes de gestion du réseau. Pour aller plus loin le Danemark a manqué d’un système de stockage de l’énergie électrique en masse, bon marché et non agressif pour l’environnement. La France, grâce à sa géographie, a pu mettre en place de tels moyens de stockage massif de l'énergie pour les besoins du nucléaire (les STEP). Le Danemark, à cause d'un pays beaucoup trop plat, n'a pas pu reprendre cette technique et l'appliquer à l'éolien par manque de dénivelés.

C’est donc bien la non résolution du stockage de l’énergie électrique qui a stoppé le programme danois en 2003. Comme pour l’éolien, la production d’électricité par des panneaux solaires va buter sur ce problème du stockage à terme. Et il va bien falloir trouver une solution puisque la disparition progressive des énergies non renouvelables nous mènera à produire 100 % de notre énergie sous forme renouvelable, faute de quoi nous ne pourront pas disposer d’énergie électrique en permanence (c’est-à-dire 24 / 24).

L’Allemagne a un programme de développement actif de l’éolien et du solaire photovoltaïque en même temps. Ce pays est devenu le 1^er mondial dans ces 2 filières. Alors que la production d’électricité renouvelable était de 8,5 % de sa production électrique en 2003 et de 14% en 2007, la prévision pour 2008 est de 15,5 % ^[8]. On voit bien que pour ce pays également le problème du stockage de l’énergie électrique va bientôt devenir crucial.

Les pistes évoquées en Allemagne pour stocker l’énergie électrique sont les suivantes : La technique du « pompage » ^[9] qui consiste à pomper de l’eau d'une retenue aval et la refouler dans une retenue amont, donc à remonter l’eau d'une retenue dans l'autre, par des pompes, pour que celle ci passe ultérieurement dans les turbines en redescendant dans la retenue aval. Le « va et vient » de l'eau pouvant être répété sans limite. Les Allemands développent cette technique avec des éoliennes alors qu’en France elle se pratique avec les centrales nucléaires de nuit lors des baisses de consommation. Cette technique déjà utilisée avec l'électricité nucléaire à cause du manque de concordance entre la rigidité de la production nucléaire et la variabilité de la consommation (les STEP de Grand-Maison, Montézic, Revin, La Coche, Le Cheylas, etc. ont une puissance cumulée de 6000 MW), peut également être utilisée avec l'électricité éolienne ou solaire pour la même raison : manque de concordance entre la variabilité de la production et la variabilité de la consommation. La production d’air comprimé par des éoliennes au lieu de produire de l’électricité. Dans la nacelle de l’éolienne au lieu d’installer un générateur électrique, l’installation d’un compresseur d’air permet de produire puis de stocker de l’air comprimé que l’on peut utiliser ultérieurement pour entraîner un générateur électrique^[10]. Un projet est en cours de réalisation dans la mer du Nord. La production d’hydrogène avec l’électricité permettrait de stocker l’énergie sous forme d’hydrogène pour une utilisation en fonction des besoins. Toute l'énergie éolienne qui pourra être stockée libérera les réseaux d'autant de fluctuations de puissance indésirables pour pouvoir continuer à développer la production de solaire photovoltaïque en injection directe. Ainsi on constate que certaines solutions au stockage de l'énergie électrique sont communes au développement de l'éolien et du solaire photovoltaïque.

Le stockage de l’énergie électrique dans des batteries de type VRB ^[11] commence à être employé aux États-Unis, au Japon et en Australie. Cette technique canadienne permet de stocker de grandes quantités d’énergie électrique, mais ne répond pas encore au critère de bas prix de revient. Elle est en étude pour être utilisée dans des installations solaire photovoltaïque pour les rendre autonomes ^[12].

Aucune de ces solutions évoquées ici n’est pour l’instant vraiment satisfaisante en terme de coût et de prix de revient final du kWh. Par contre, sur le plan purement technique le dernier retour d'expérience sur une tentative visant le 100% de production d'électricité d'origine renouvelable, initiée en 2006 à la demande de Mme Merkel, démontre qu'il est possible d'y parvenir. Ce qui pourrait permettre à terme de rendre l'Allemagne totalement indépendante en électricité. On peut consulter à ce sujet soit directement le rapport en allemand ^[13], soit en lire un compte rendu en français^[14]. En dehors de cette expérience, dans le Hartz, la ville de Dardesheim est alimentée en électricité 100 % renouvelable^[15], et la volonté est maintenant d'étendre cette alimentation à tout le territoire du Hartz.

En France, nous n’avons absolument pas ces problèmes ni ces questions, la production d’électricité photovoltaïque en site isolé vient tout juste, en 2007, de passer sous la production des installations en injection directe sur le réseau.

En Italie ( mai 2008 ) , un réseau souterrain de distribution d'hydrogène est en cours d'installation pour alimenter des immeubles . Cet hydrogène destiné au chauffage et la climatisation sera produit à partir de panneaux solaires photovoltaïques : [3] . Ici , le stockage d'énergie se fera sous forme d'hydrogène .

Les batteries de stockage suivent par ailleurs une évolution technologique continue et les progrès sont importants.

Alors que les batteries au plomb classique (mise au point en 1859) ont une capacité de 30 Wh/kg, d'autres types se sont développés :

• nickel - cadmium (Ni - Cd) 50 Wh/kg
• 1^re filière lithium (Ni - MH) 75 Wh/kg
• plomb 2^e génération (2006) 75 Wh/kg ^[16]
• système zébra : sodium - chlorure de nickel 85 Wh/kg
• 1^re filière lithium - ion de 1992 (Li - Ion) 90 Wh/kg
• sodium - soufre (Na S) 107 Wh/kg
• Lithium Métal Polymère de 2004 (LMP) 110 Wh/kg
• lithium polymère (Li - Po) 120 Wh/kg
• lithium - ion 2^e génération (2000) 150 Wh/kg
• zinc - argent (2007) 200 Wh/kg^[17]
• manganèse - lithium - ion ; également dénommées lithium - manganèse (2007) 300 Wh/kg ^[18]
• lithium - soufre de 2007 (Li - S) 300 Wh/kg
• lithium - vanadium + de 300 Wh/kg (mais combien exactement ?) présentée par Subaru en 2007 ^[19]
• nano poudres hydrogènées (2008) 500 à 600 Wh/kg (expérimental pour l'instant) ^[20].
• vanadium redox ou VRB (1998) : pas de limite théorique de la capacité de stockage, mais avec une limite technique dans la situation actuelle de 100 MWh^[21] actuellement elles sont utilisées pour le stockage de grandes capacités dans l'éolien et sont à l'étude pour le photovoltaïque des logements de particuliers par une entreprise Allemande de solaire photovoltaïque.

• poudre de céramique - aluminium - barium - titanate (EEstor aux États Unis) 300 Wh/kg : ^[22],[23]. Elles devraient être utilisées dans un premier temps pour les voitures électriques, puis plus tard pour le stockage d'énergie appliqué à l'éolien et au solaire. Si tout va bien elles seront commercialisées fin 2008^[24].
• condensateurs - lithium - ion (FHI) : en essai au Japon.

En 2010, l'entreprise Japonaise Sharp mettra en service une usine qui produira des batteries lithium - ion destinées aux logements individuels disposant de panneaux solaires^[25]. Ce projet est prévu permettre l'autonomie électrique des dits logements. Reste à connaître le prix de commercialisation de ces batteries pour savoir si cette solution est économiquement viable.

[modifier] Puissances installées photovoltaïque

Différentes puissances cumulées installées fin 2007 :

• monde 9 400 MW
• Europe 4 690 MW
• Allemagne 3 850 MW
• Japon 2 150 MW
• États-Unis 840 MW
• Espagne 516 MW
• France 60 MW (à confirmer)

La prévision mondiale pour 2008 est de 13.500 MW

[modifier] Principales entreprises du secteur

- producteurs de silicium

• REC^[26], Norvège. 1^er mondial avec 6 500 T en 2006 et 13 000 T prévus en 2007 ^[27]. Fabrique également des cellules, des wafers et des panneaux. A developpé une filière de fabrication des wafers ultrafins ^[28]. Conférence de presse du 26 octobre 2007. Recherche des methodes de production de silicium alternatives.
• Wacker, Allemagne. 2^e producteur mondial avec 5 600 T en 2006 et 10 000 T prévues en 2008.
• Hemlock, États-Unis. 3^e mondial avec 3.600 T en 2006 et 7.500 T prévues en 2008.
• mais aussi : Crystallox, Scanwafer, PV silicon, Hoku materials, Sichuan Xinguang, Luyang Zhonhui, Emei, Sharp, Technip, Orkla, Ferroatlantica, Metallurgija, Hycore, Le Silicium de Provence,^[29], etc.

- producteurs de cellules

• Sharp, Japon. 1^er producteur mondial avec 710 MW en 2007.
• Q cells, Allemagne. 2^e producteur mondial avec 540 MW en 2007.
• mais aussi : Suntech power, Schott, Isofoton, ErSol, DelSolar, Photowatt, Photovoltec, Sunways, Topray Solar, Nanjing PV-tech, REC, KIS Co, Solland, Solartec Sro, etc.

- producteurs d'équipement de fabrication de cellules

• Applied Materials, Centrotherm, Roth and Rau, OTB, Alcatel Vacuum Technology, Oerlikon, Pfeiffer Vakuum,

- producteurs de panneaux solaires photovoltaïques

• Sharp, Japon. 1^er producteur mondial avec 710 MW en 2007 (produit le silicium, les cellules et les panneaux).
• Suntech Power, Chine. 2^e mondial avec 330 MW en 2007. Fabrique aussi des cellules.
• mais aussi : BP solar, Trina Solar, Yingli Solar, Sanyo, Deutshe solar, Kyocera, First Solar, Mitsubishi, Motech, SolarWorld, Shell Solar, Aleo Solar, Solarwatt, Scheuten Solar, Sunpower corp, Solar Fabrik, Tenesol, Evergreen Solar, Honda Soltec, Kaneka, Scancell, Shenzen Topray, Ningbo Solar, E-ton Dynamics, General Electric, Solterra, Shanghai Solar, Sunset, Solon, etc.

[modifier] Les producteurs solaires photovoltaïques

Les panneaux solaires sont installés par des particuliers souvent en toîture ou au sol. Mais la tendance s'oriente également vers des centrales solaires collectives. C'est ainsi que la France a mis en service en juillet 2005 une installation publique de 100 kW à Chambéry (Centrale des Monts - source ASDER)). A la Réunion en décembre 2006, une installation collective de 1 MW a été inaugurée. En septembre 2007, 2 600 m2 de panneaux solaires ont été installés sur la toiture du Stade Geoffroy-Guichard à Saint-Étienne pour une production annuelle de 207 MWh. Cette installation constituera dès lors la plus importante de France Métropolitaine (Source HELIOSE). La plus grande centrale solaire photovoltaïque du monde est actuellement située en Allemagne à Fribourg (Solarpark) et fait 12 MW (elle est passée de 10 à 12 MW en 2006). Mais elle ne le restera pas puisque de nombreux projets sont à l'étude ou en cours de réalisation :

• Brandis, Allemagne : 40 MW ; prévue en service en 2009
• Las Végas, Etats Unis : 18 MW;
• Moura, Portugal : 62 MW;
• Dunhuang, Chine : 100 MW;
• Mildura (Canberra), Australie : 154 MW.

[modifier] Recherche

La recherche est très active dans le domaine du solaire photovoltaïque. Les prix diminuent constamment et les rendements progressent.

En 20 ans, les rendements sont passés de 15 % à 42,8 % (sep. 2007) dans les laboratoires. Ce dernier chiffre est obtenu par un consortium (associant, entre autres, des chercheurs de l'université du Delaware, de l'institut technologique de Géorgie, de l'université de Rochester et du MIT). Les rendements des systèmes disponibles commercialement sont quant à eux passés de 5 % à 22 %.

La technologie basée sur le silicium a un développement comparable à celui de l'industrie des semiconducteurs. Quelques sociétés actives dans ce domaine, comme Sharp, sont aussi actives dans le photovoltaique, mais de plus en plus de nouveaux entrants affichent leurs ambitions dans ce secteur de croissance.

Outre l'amélioration constante des produits à base de silicium, on peut citer plusieurs technologies innovantes qu'on espère promises à un bel avenir :

• les cellules photovoltaïques en plastique
• les cellules de Graetzel
• les concentrateurs photovoltaïques (aussi dits « CPV »)
• dopage par adjonction au matériaux du capteur de points quantiques jouant le rôle de semi-conducteurs artificiels. Ces derniers étant conçus pour capter des longueurs d'onde spécifiques aujourdh'ui mal exploitées (dispositif Cyrium élaboré au Canada). Ils pourrait doper la production d'électricité en augmentant l'efficacité des systèmes à concentrateur d'environ 44 % selon ses concepteurs^[30].
• les couches minces métalliques déposées sur de nouveaux types de substats (verre, feuillard métallique, plastique....)
  • à base de silicium avec des "consommations" plus faibles de matières premières
  • sans silicium
    • CIS
    • Cellule CIGS (Cuivre, Indium, Gallium et Sélénium).

Récemment, deux chercheurs japonais de l'université Toin de Yokohama - Tsutomu Miyasaka et Takurou Murakami - ont conçu un capteur révolutionnaire capable de stocker l'énergie solaire sans batterie. Ce dispositif nommé photo-condensateur promet une nette simplification des installations photovoltaïques. Selon ses concepteurs, ce capteur serait deux fois plus performant que les capteurs classiques à base de silicium et pourrait donc fonctionner avec une lumière de faible intensité, comme à l'intérieur d'un bâtiment ou par temps voilé.

Un autre domaine de recherche est celui de l'intégration des composants photovoltaïques dans les éléments de construction, ce qui diminue fortement le coût global (tuiles, panneaux de toiture, vitrages, façades, etc) et améliore l'architecture du bâtiment.

[modifier] Un nouvel arrêté dynamise la filière en France

Hormis les limites imposées par le coût des modules qui demandent plusieurs années pour être rentabilisés, des freins sont encore posés par les batteries (lourdes, encombrantes et polluantes pour leur fabrication et recyclage), et - dans le cas où de nombreuses installation doivent fournir un réseau public - par la capacité de régulation de ce réseau (mais ce dernier point vaut pour toutes les énergies renouvelables irrégulièrement produites)

Un arrêté paru le 10 juillet 2006 dynamise la filière en France en instaurant 3 tarifs de rachat de l'électricité solaire photovoltaïque produite. Cette obligation de rachat est basée sur des contrats à 20 ans et fixe les tarifs suivants :

• 30 centimes d'euros par KWh pour tarif standard ;
• 40 centimes d'euros par KWh si les installations sont dans les DOM ;
• 55 centimes d'euros par KWh si les installations sont intégrées au bâtiment.

Ces tarifs sont indexés sur 2 coefficients et vont permettre de monter des projets photovoltaïques qui seront rentables, dans un contexte de baisse des prix des modules.

Cet arrêté va permettre d'inciter ceux qui sont propriétaires de toiture à remplacer les tuiles traditionnelles par des modules photovoltaïques qui permettront de produire de l'électricité et vendre cette électricité sur le réseau. Le photovoltaïque raccordé au réseau peut donc prendre une part importante de notre production d'électricité, avec une énergie propre, décentralisée, et gratuite une fois l'installation réalisée.

[modifier] Notes

[modifier] Voir aussi

• Cellule photovoltaïque
• Haute qualité environnementale
• Tenerrdis
• panneau solaire
• Amareleja

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