Les cellules solaires en CdTe sous le seuil du dollar

Posté le 26 March 2009
Tags: Actualités solaire

La production d’électricitéà partir de modules photovoltaïques (PV) pourrait concurrencer les centrales thermiques conventionnelles plus tôt que prévu : pour la première fois, les coûts de production de l’entreprise américaine First Solar, qui produit des cellules à couches minces au Tellurure de Cadmium (CdTe), sont tombés en dessous d’un dollar par watt (0,98 $/W).

Le succès des américains sert de jalon de référence en terme de compétitivité en électricité solaire PV. Jusqu’à présent, la technique PV n’était pas concurrentielle vis-à-vis des sources d’énergie conventionnelles, car sa production était trop onéreuse, notamment à cause des coûts du silicium (Si), matériau qui génère de l’électricité dans les cellules PV actuelles. Les experts attendaient la “parité réseau”[1] en Allemagne pour 2015 au plus tôt. Grâce aux derniers progrès réalisés, cette parité réseau semble se rapprocher dans le temps, selon Holger Krawinkel, expert en énergie à la Fédération des centrales de consommateurs [2]. Selon lui, “les modules de First Solar pourraient déjà produire de l’électricité pour un équivalent de 0,20 à 0,25 euros par kilowattheure.” Or le prix actuel de l’électricité en Allemagne tourne actuellement autour de 0,20 euros/kWh.

Selon le PDG de l’entreprise, Mike Ahern, First Solar a réussi à réduire les coûts de production grâce à une augmentation rapide de la production ainsi qu’une optimisation des produits et des procédés. “Notre production a augmenté de 5.000% entre 2005 et aujourd’hui pour atteindre 1.000 MW. Dans le même laps de temps, le besoin en matériaux a diminué et la performance des modules a augmenté”.

First Solar est l’un des rares producteurs de cellules à couches minces àéchelle industrielle. L’entreprise a remplacé le Si par une couche cent fois plus petite faite d’un semi-conducteur en CdTe. Celui-ci capture de nombreux photons, comme le Si, mais sa production est moins onéreuse : alors que dans la technique cristalline, les blocs de silicium sont d’abord coupés en tranches, puis travaillés en plusieurs étapes pour donner des cellules solaires, First Solar dépose directement le semi-conducteur de quelques micromètres d’épaisseur sur le verre.

Un inconvénient des modules à couches minces demeure leur rendement relativement faible (11%) : ils sont donc moins efficaces que les modules en silicium cristallin, qui convertissent environ 15% de la lumière en électricité. De plus, les cellules PV en CdTe ont besoin d’une surface plus étendue que les cellules cristallines en Si pour produire la même quantité d’électricité. Les prix élevés d’installation compensent ainsi en négatif et en partie les faibles prix de production.

Cependant, aux côtés de First Solar, la concurrence s’accroît et d’autres entreprises se lancent dans la production de modules PV à couches minces :

L’entreprise américaine AVA Solar a investi 150 millions de dollars dans une nouvelle installation, qui devrait en avril 2009 débuter la production de modules CdTe. AVA Solar atteindra bientôt des coûts de production inférieurs à 1 $/W.

L’entreprise berlinoise Inventux poursuit le même objectif. Elle produit depuis fin 2008 des modules en Si dit “micromorphe”. La technique est un développement ultérieur de panneaux de cellules à couches minces commercialisables, réalisées à partir de simple Si amorphe. A l’aide d’un absorbeur supplémentaire de Si microcristallin, déposé sur la couche amorphe, le producteur a amélioré le rendement électrique de plus de 8%. L’épargne réalisée sera, avant tout, due à des économies d’échelles liées à une production accrue. L’entreprise compte doubler la capacité de son installation berlinoise de 33 MW dans les 2 prochaines années.

L’entreprise américaine Nanosolar a développé un processus de production qui imprime sur un film des nanoparticules minuscules de cuivre, indium, gallium et sélénium (CIGS) et éventuellement de soufre. Les producteurs veulent réduire les coûts à seulement 0,30 à 0,35 dollars avec leur méthode d’impression innovante. Les usines sont prêtes à commencer la production en série. Dans une usine de 430 MW à San José, en Californie, Nanosolar produira les cellules qui seront transformées en modules à Luckenwalde près de Berlin.

Malgré la concurrence croissante, First Solar est confiant dans sa position de leader du marché. “Grâce à une expansion prochaine, nous voulons réduire les coûts à 0,65 à 0,70 $/W d’ici 2012″, selon le chef d’entreprise Ahern.

Selon les experts, les techniques PV à couches minces gagneront de nombreuses parts de marché dans les prochaines années grâce à leur haut potentiel de développement. Cependant, l’efficacité ainsi que les coûts des cellules solaires au silicium sont encore perfectibles.

- [1] Parité réseau : point temporel où l’électricité d’origine solaire collectée à la prise du consommateur final aura un prix équivalent à celui de l’électricité habituelle.

[2] Verbraucherzentrale Bundesverband