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br> 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.

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

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.

Le groupe Sofie, holding dont dépend Elvia PCB, vient de redonner un nouveau souffle à l'ancienne usine de circuits imprimés de Sagem à Lannion, avec la création de Sillia Energie, société qui fabriquera des panneaux photovoltaïques à base de cellules solaires en silicium cristallin de Q-Cells sur ce site à partir de juin prochain ; l’investissement s’élève à 4 millions d’euros, en première phase, pour une capacité annuelle de production de 20 à 25 MW crête, avec 50 employés.

« C’est à la fois une diversification pour Elvia PCB et une véritable reconversion pour le site avec l’arrêt total de la production de circuits imprimés au profit du photovoltaïque. A terme, il ne restera qu’une activité de service et d’expertise spécifique pour le circuit imprimé  », nous a confirmé Bruno Cassin, pd-g d’Elvia PCB qui va piloter Sillia Energie. L’usine de Lannion a été équipée d’une ligne de production entièrement automatique élaborée en partenariat avec Schmid (également fournisseur d’équipements pour le circuit imprimé).

Pour la création de Sillia Energie, le groupe Sofie, qui détient 53% des parts de la nouvelle entité, s’est assuré du soutien des deux fonds d’investissements IPO (groupe CIC) et Sodero (Caisse d’Epargne). Sillia Energie a un capital de 4,3 millions d’euros et 5 millions d’euros de fonds propres. Une deuxième phase d’investissements est prévue pour doubler la capacité annuelle de production à l’horizon 2010-2011. Sa date de réalisation dépendra de la demande et de l’évolution du marché du photovoltaïque.

Repris majoritairement par Bosch en juin 2008, le fabricant allemand de cellules solaires Ersol Solar Energy vient de poser la première pierre d'un nouveau site de production à Arnstadt, en Thuringe, en présence de la chancelière allemande Angela Merkel ; l'usine, qui devrait être opérationnelle début 2010, aura à terme une capacité annuelle de production de 90 millions de cellules solaires en silicium cristallin pour un effectif de 1100 employés, et représente un investissement de 530 millions d'euros consenti en coopération avec Bosch sur la période 2009-2012.

Le nouveau site comprendra une unité de production de cellules solaires et une autre dédiée à l'assemblage de modules solaires, triplant quasiment la capacité annuelle de fabrication de la société à une puissance totale cumulée de 630 MW crête.

Les ventes d'Ersol affichent une progression annuelle de 70% depuis 2005. En 2008, son chiffre d'affaires a atteint 310 millions d'euros pour un effectif de 1300 employés.