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ette semaine, nous vous proposons un numéro spécial sur les «Deuxièmes rencontres du photovoltaïque », organisées par Lagoa Communication le 25 mars à Paris ; ce rendez-vous des principaux acteurs du solaire a dressé l’état de l’art sur tous les aspects économiques, technologiques et stratégiques d’une filière qui se met en place à grande vitesse.

L’occasion pour tous les lecteurs qui nous rejoignent chaque jour, -néophytes ou spécialistes confirmés-, de partir sur les mêmes bases solides d’information pour écrire ensemble une aventure qui s’annonce passionnante.

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Bonne lecture

Selon la toute dernière étude de l'EPIA (European Photovoltaic Industry Association)*, le marché mondial du solaire photovoltaïque pourrait atteindre 6802 MW crête en 2009, en terme de puissance installée : avec 4302 MW crête, l'Europe serait toujours en tête bien qu'en léger recul comparé à 2008 (4503 MW), tandis que la puissance installée aux Etats-Unis serait plus que triplée ; à l'horizon 2013, les prévisions de l'EPIA indiquent un marché potentiel de plus de 22 GW crête.

En 2008, le marché du photovoltaïque a atteint 5559 MW crête. Pour Adel El Gammal, secrétaire général de l'EPIA, une puissance installée de 6802 MW crête en 2009 correspond à un scénario « optimiste », réalisable s'il est soutenu par une politique industrielle volontariste en faveur du photovoltaïque. L'EPIA cite notamment les tarifs d'achat de l'électricité solaire et des facilités de financement pour tout type de projet. A défaut, un scénario dit « modéré » prévoit une puissance nouvellement installée dans le monde de seulement 4620 MW crête cette année, et de quelque 12 GW en 2013.

« Le modèle espagnol, avec des tarifs d'achat trop généreux, a suscité l'émergence de nombreuses fermes solaires au sol. La Grèce risque de prendre le même chemin que l'Espagne. Le marché espagnol a en effet explosé à 2,5 GW crête en 2008, après 560 MW crête en 2007, mais il va retomber à quelque 500 MW crête/an en 2009 et 2010 parce que les aides sont désormais plafonnées. C'est une catastrophe pour l'industrie du photovoltaïque qui, pour survivre, doit chercher à compenser cette baisse en se déployant sur d'autres marchés », analyse Adel El Gammal. Les espoirs de l'industrie se reportent aujourd'hui sur les Etats-Unis, l'Allemagne, la France et l'Italie.
*L'étude sera prochainement disponible sur le site Internet de l'EPIA.

Marché mondial du photovoltaïque : 6802 MW crête en 2009

Comment les analystes financiers perçoivent-ils les acteurs de l’industrie du photovoltaïque ? Des entreprises relativement endettées du fait du haut niveau d’investissements nécessaire (autour de 50% des ventes sur la période 2006-08), des sociétés qui présentent des niveaux de valorisation raisonnables, mais qui ne sont pas immunisées à la crise mondiale, répondent Jérôme Ramel et Steve Baburek, analystes chez Exane BNP Paribas ; la surcapacité de production actuelle devrait ainsi entraîner une chute du prix des panneaux de l’ordre de 25-30% sur 2009/2010.

Pour ces deux analystes, on assiste actuellement à une forte croissance des capacités de production, notamment chez les nouveaux venus sur ce marché promis à une forte croissance sur le long terme. Ainsi, ils n’excluent pas une hausse de l’offre de 90% en 2009, alors même que la demande pourrait reculer de 10% cette année (-80% en Espagne !). Les fabricants devraient ainsi s’engager dans une sévère guerre des prix pour écouler leur production.

Comment tenir dans ce contexte ? La consolidation du secteur paraît inévitable, les entreprises les plus fragiles seront sorties du marché ou passeront sous la coupe des leaders. L’industrie solaire doit se structurer pour diminuer rapidement la structure de coûts, avertit Exane BNP Paribas. Et de conseiller le modèle intégré (une même entreprise intègre toutes les étapes de la chaîne de valeur, de la fabrication de lingots, puis de tranches, de cellules, jusqu’au panneaux), qui permet de réduire drastiquement les coûts de production. En incluant les marges de chaque étape de production, le coût total de production ressort autour de 3,4$/W pour un module silicium, alors que First Solar, qui a adopté un modèle d’intégration vertical complet pour sa technologie couches minces bénéficierait d’un coût de production de 2,6 $/W.

Selon des statistiques fournies par l'EPIA, le photovoltaïque a représenté 19% des nouvelles capacités de production d'énergie installées en Europe en 2008, soit 4,7 GW sur un total de 24,35 GW ; cette forme de production d'énergie est ainsi arrivée en 3ème position, derrière l'éolien et le gaz.

Au niveau mondial, le photovoltaïque a atteint une puissance installée cumulée de quelque 14,7 GW crête à fin 2008, dont la majeure partie, à savoir 65%, se trouve en Europe, essentiellement en Allemagne et en Espagne. Dans le scénario optimiste de l'EPIA, la puissance photovoltaïque installée dans le monde pourrait atteindre 21,5 GW en 2009 et dépasser 85 GW en 2013.

Les 27 états membres de l'Union européenne se sont mis d'accord sur un objectif de 20% d'énergies renouvelables à l'horizon 2020 mais sans imposer l'une ou l'autre forme d'énergie de façon plus précise. Selon l'EPIA, le photovoltaïque pourrait couvrir au moins 4 à 6%, voire jusqu'à 12% des besoins énergétiques en Europe dès 2020. Ce scénario optimiste exigera néanmoins des modifications dans le réseau électrique, une intégration intelligente des nouvelles installations dans le réseau existant et une gestion active de la demande (smart grid) ainsi que des possibilités de stockage.

Le photovoltaïque a représenté 19% des nouvelles capacités d'énergie électrique installées en 2008

Les objectifs de la France (1,1 GW de puissance totale installée en 2016 et 5,4 GW en 2020) ne sont pas suffisamment ambitieux alors que le pays recèle un potentiel considérable, selon Adel El Gammal, secrétaire général de l’EPIA : « un facteur 6 à 12 serait le bienvenu ».

Selon le scénario optimiste de l'EPIA, le marché du photovoltaïque pourrait être de 300 MW en France en 2009, et passer ensuite à 1,2 GW en 2011 et à 1,4 GW en 2013. La puissance cumulée installée pourrait ainsi atteindre 4,3 GW dès 2013. Rappelons que la puissance installée a été de 105 MW en 2008.

L'engouement pour le photovoltaïque en France a entraîné 3,5 fois plus de demandes de raccordement au réseau électrique en 2008 qu'en 2007 : pris de court, ERDF n'a pu raccorder qu'environ 50% des nouvelles installations ; son objectif 2009 vise à simplifier les procédures et réduire le délai de raccordement au réseau à 4 mois d’ici cet été.

Fin 2008, 10 543 sites étaient raccordés au réseau pour une puissance cumulée de 47,72 MW, alors que les demandes de raccordement à la même époque, au nombre de 24812, portaient sur 22 375 sites (pour une puissance cumulée de 526,5 MW).

« Du fait de la conjoncture morose, le flux de demande de raccordement est actuellement stable à environ 2000 demandes par mois, après des pointes entre 2500 et 3000 demandes au deuxième semestre 2008 », selon Marc Breuil, chef de département à la direction des raccordements d’ERDF. Les prévisions 2009 portent ainsi sur un total de 20000 à 25000 demandes pour l'ensemble de l'année.

Evolution du flux des demandes de raccordement

Selon l’ADEME, le marché français du photovoltaïque a représenté 400 millions d’euros en 2007 et pourrait atteindre 2 milliards d'euros en 2012 ; parallèlement, le nombre d’emplois liés au photovoltaïque dans l'Hexagone devrait passer de 2100 en 2007 à 13 000 emplois en 2012.

Le plan Energies renouvelables, annoncé en novembre 2008 par le ministère de l'écologie, soutient le développement du photovoltaïque en France avec une série de mesures. Il prévoit une puissance installée de 5 400 MW d’ici 2020 contre environ 100 MW en 2008 et la construction d'au moins une centrale photovoltaïque dans chaque région française pour une puissance cumulée de 300MW. Les tarifs d'achat – 0,30 €/W pour les centrales au sol, 0,55 €/W pour l'intégré au bâti (BIPV) – ont été confirmés jusqu'en 2012, avec la création d'un tarif intermédiaire pour les bâtiments agricoles et industriels (0,45 €/W).

Créée il y a 18 mois en partenariat entre Photowatt (40%), le CEA-Liten (20%) et EDF Energies Réparties (40%), PV Alliance est une jeune pousse qui a pour vocation d'accélérer le processus d'innovation dans la fabrication de cellules solaires ; elle coordonne le programme de R&D intitulé Solar Nano Crystal (budget de 129 M€ sur 5 ans en partenariat avec Oséo) et 7 programmes complémentaires (budget de 94 M€ sur 5 ans en partenariat avec les collectivités locales, le Conseil Général de l'Isère et la Région Rhône-Alpes).

Le projet Solar Nano Crystal regroupe 7 partenaires couvrant toute la chaîne de valeur depuis la production de silicium jusqu'à la fabrication de panneaux photovoltaïques : Ferropem, Silicium de Provence, Emix, CNRS, CEA-Liten, Appolon Solar et PV Alliance. Il a deux objectifs : une filière low-cost pour la production de cellules solaires sur silicium métallurgique (procédé Photosil) avec un rendement de conversion de 16% ; et une filière à très haut rendement de conversion de 22% sur du silicium polycristallin.

Une unité de démonstration, dite Lab-Fab, devrait être opérationnelle à partir de fin 2009, avec une capacité annuelle de 25 MW pour tester et valider à une échelle industrielle les recherches issues des laboratoires de R&D et de l'Institut national de l'énergie solaire (Ines). Le but consistera ensuite à créer deux usines ayant chacune une capacité de production de 100MW sous 5 ans, pour un investissement total d'environ 400 M€.

La mise en place de cette filière comprendra la création de 400 emplois industriels à terme dans les deux usines, outre la création de 50 emplois de chercheurs à l'Ines et de 160 emplois dans le Lab-Fab.

A l'horizon 2015, le coût système d''une installation photovoltaïque pourrait être sensiblement identique dans les deux filières, silicium et couches minces, à savoir inférieur à 2,50 $/W ; au niveau panneau photovoltaïque, la filière silicium resterait un peu plus coûteuse mais pour un rendement de conversion toujours supérieur de quelques pourcents aux couches minces.

Dans les cellules solaires couches minces (en silicium amorphe, CIGS ou CdTe), la réduction des coûts est obtenue par la diminution d'un facteur 100, au moins, de la quantité de matériaux actifs par rapport à la filière silicium ; les coûts de fabrication, sur des lignes de production clés en mains, et les investissements nécessaires sont plus faibles mais le rendement de conversion est aussi moindre de 30 à 50% comparé aux cellules silicium.

La filière couches minces est toutefois en forte croissance. Sa part de marché est passée de 10% du marché total en 2007 à 18% en 2008. Les procédés permettent un dépôt rapide et automatisable (40 s/m2), sur une grande variété de substrats de toutes tailles, et donc une productivité élevée.

La technologie CdTe affiche un rendement de conversion des modules photovoltaïques de l'ordre de 10% (contre 6 à 8% pour le silicium amorphe) avec un coût inférieur à 1 $/W crête chez First Solar. Ce dernier vise à atteindre un coût système de 2,5 $/W crête avant 2012, contre 3,4 $/W crête aujourd'hui. Sa capacité de production devrait atteindre 1 GW crête/an d'ici fin 2009.

La technologie CIS ou CIGS, à base de Cuivre, Indium (Gallium) et Sélénium, présenterait des rendements de conversion légèrement supérieurs, jusqu'à 14%. Une trentaine d'entreprises travaillent sur ce secteur, avec une capacité de production cumulée prévisionnelle de l'ordre de 2 à 3 GW crête/an d'ici 2012. Le coût de production des modules photovoltaïques pourrait être de 0,8 $/W crête d'ici 2015.

Evolution des coûts des deux principales technologies

Dans les cellules solaires, les solutions silicium représentent toujours la meilleure technologie en terme de rendement de conversion : ce dernier atteint actuellement quelque 18% pour les architectures à homojonction, et autour de 22% pour les approches à hétérojonction ; la part de marché des cellules silicium reste encore très majoritaire (plus de 80%) même si elle décroît lentement au profit des cellules couches minces.

La structure de coûts a été réduite avec l'augmentation des capacités de production et l'utilisation de procédés novateurs tout au long de la filière (taille des lingots de silicium, sciage à fil, ...). Les soucis de pénurie de silicium ont été résorbés par d'importants investissements dans des capacités de production de silicium cristallin et de silicium métallurgique amélioré de grade solaire. L'Ines a, par exemple, développé le procédé Photosil, une voie de purification par plasma qui permet d'obtenir des cellules avec un rendement de conversion de 15,5%.

Pour la fabrication des lingots de silicium, deux techniques moins coûteuses sont venues compléter le procédé de tirage vertical de Siemens. Il s'agit du procédé en coulée continue mis au point par Emix, et du procédé de tirage en lame mince ou en ruban, en production chez Evergreen Solar et Solarforce. La réduction des coûts se poursuit avec la diminution de la quantité de silicium par cellule, par le sciage en tranches plus minces (jusqu'à une certaine limite) ou encore par la recristallisation de films de silicium de 20 µm d'épaisseur sur un autre support.

Enfin, de nouvelles architectures de cellules (hétérojonction, report des contacts sur la face arrière) pour augmenter les rendements de conversion ou encore des méthodes d'encapsulation automatisée des modules visent à réduire les coûts systèmes.