Énergie solaire PV : évolution des prix et des technologies
Avec la baisse des coûts menée au cours des 15 dernières années (principalement due à l’introduction massive des produits solaires chinois sur le marché), l’énergie solaire est désormais devenue une source d’énergie très compétitive. Nous estimons que les prix de la technologie solaire ont diminué de plus de 90 % au cours des 15 dernières années.
Étant l’un des éléments centraux d’un projet photovoltaïque, les modules photovoltaïques représentent entre 45 et 55 % du coût total d’un projet solaire. De même, les cellules solaires représentent environ 50 à 60 % du coût des modules PV.
Les cellules cristallines traditionnelles restent les plus efficaces dans le domaine du solaire (rendement industriel d’environ 20 %). Si nous regardons l’évolution des prix, nous pouvons constater qu’ils ont chuté de plus de 90 % en 15 ans.
Source: Bloomberg New Energy Finance
L’un des facteurs ayant contribué à cette baisse de prix est l’apparition, à l’échelle commerciale, de la technologie des couches minces avec des niveaux d’efficacité acceptables, des coûts de production plus faibles et une consommation minimale de silicium (matière première des cellules solaires).
Trois types de cellules solaires à couche mince ont été commercialisés :
- Silicium amorphe
- Cuivre-indium-gallium-sélénium (CIGS)
- Tellurure de cadmium (CdTe)
Le silicium amorphe est la technologie la plus utilisée parmi ces trois options, car son processus de fabrication est proche de la technologie existante. Toutefois, ces cellules présentent deux inconvénients majeurs :
- Faible rendement : elles n’absorbent pas la lumière aussi efficacement que d’autres technologies.
- Photodégradation au fil du temps : le matériau qui compose la cellule solaire se dégrade sous l’effet de la lumière.
Pour remédier à ces problèmes, les cellules CIGS et CdTe ont été développées afin d’améliorer la stabilité et le rendement.
- CIGS : rendement industriel le plus élevé pour les couches minces (18 %)
- CdTe : rendement d’environ 15 %
- Silicium amorphe : rendement pouvant atteindre 14 %
De plus, les cellules à couche mince ont des coefficients de température plus bas que les cellules cristallines, ce qui permet de réduire les pertes de puissance dues à l’augmentation de la température ambiante en été. À cette période, la production solaire peut représenter jusqu’à 50 % de la production annuelle totale.
La tendance à la baisse des coûts n’est pas terminée !
Actuellement, la recherche s’oriente vers les nouvelles générations de cellules solaires :
Les cellules solaires HJT (Hetero-Junction Technology) arriveront très bientôt sur le marché et remplaceront progressivement les cellules cristallines dès que les procédés de fabrication seront adaptés de manière rentable. Elles sont composées d’une fine couche de silicium amorphe déposée sur des wafers en silicium monocristallin. Avec cette technologie, des rendements industriels d’environ 22 % peuvent être atteints.
Depuis 2012, des recherches sont menées sur les cellules solaires organiques afin de réduire la dépendance de la technologie solaire au silicium. Dans cette optique, les cellules Perovskite se sont révélées être l’option la plus prometteuse.
- Elles sont composées d’un cation organique, d’un métal (souvent du plomb) et d’un anion halogène (généralement du chlorure ou de l’iodure).
- Initialement, leur rendement était d’environ 11 %, mais grâce aux améliorations technologiques, il a atteint 18 % récemment et pourrait atteindre 22 % d’ici quelques années.
- Leur coût de production est très faible, ce qui les rend commercialement attractives. Certaines start-ups prévoient de commercialiser ces modules dès 2017.
Les cellules multi-jonctions sont constituées de plusieurs jonctions p-n, chacune étant conçue pour absorber des niveaux d’énergie photonique différents.
- La jonction supérieure absorbe les longueurs d’onde les plus énergétiques.
- La jonction inférieure capte celles qui ne sont pas absorbées par la première.
Cette technologie permet d’atteindre des rendements d’environ 42 %. Toutefois, ces cellules utilisent des métaux rares, ce qui augmente considérablement leur coût. Elles sont donc principalement utilisées dans des applications où l’espace de construction est limité, comme les satellites et les missions spatiales.
Les cellules solaires à concentration (CPV) utilisent des lentilles optiques superposées à de petites cellules solaires cristallines traditionnelles.
- C’est la technologie photovoltaïque ayant le rendement le plus élevé, atteignant 42 à 48 %, en fonction du niveau de concentration lumineuse appliqué à la cellule.
- Cependant, cette technologie est moins développée industriellement que les autres, car elle nécessite des trackers à 2 axes pour garantir que la lumière solaire soit toujours perpendiculaire à la lentille, permettant ainsi de concentrer toute la lumière solaire sur la cellule photovoltaïque.
Ce besoin de trackers rend cette technologie coûteuse par rapport aux autres alternatives solaires. Elle est donc généralement utilisée dans les régions où l’irradiation est très élevée (~2000 Wh/m²), où elle peut être rentable.
Greensolver peut vous accompagner dans l’évaluation des technologies les plus adaptées aux besoins spécifiques de votre projet en fonction de :
- L’emplacement du projet
- Les conditions environnementales
- Les caractéristiques du site
- Les coûts estimés
- Les garanties du projet
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