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br> 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 fabricant de panneaux solaires Solyndra vient d'obtenir un prêt de 535 M$ garanti par l’Agence américaine de l’énergie : cette aide des pouvoirs publics, -la première de cette importance dans le domaine des énergies renouvelables-, va permettre à la société installée à Fremont, en Californie, de financer à hauteur de 73% la construction d'une deuxième usine de panneaux solaires réalisés avec sa technique propriétaire de cellules solaires cylindriques et dont la capacité annuelle de production sera de l'ordre de 500 MW crête avec, à la clé, la création de quelque 1000 emplois.

Solyndra a démarré en 2007 l'industrialisation de ses panneaux solaires sur un premier site d'une capacité annuelle de production de 110 MW crête. La firme a adapté le procédé de fabrication de cellules solaires couches minces par impression et déposition de matériaux CIGS (Cuivre Indium Gallium Sélénium) à la réalisation de cellules solaires sur des tubes en verre. Ces cellules affichent un rendement de conversion de 12 à 14%. Un tube de 1 mètre de long comprend ainsi 150 cellules reliées en série ; un panneau complet de dimensions standard (1 m x 1,80 m, puissance de 150 à 190 W) compte, lui, 40 tubes connectés en parallèle selon une technique parfaitement hermétique qui protège les cellules quasi totalement de l'humidité. Cette technique permet d'obtenir des panneaux légers (16 kg/m2) captant potentiellement le soleil ainsi que tous les rayons incidents et réfléchis sur 360°. Ils peuvent être déposés sur un toit sans fixation particulière hormis des pieds à clipser, et sans l'inclinaison ni l'espacement nécessaires aux réalisations avec des panneaux classiques, le tout résistant à des vents de plus de 200 km/h.

Solyndra estime que l'installation de ses panneaux peut s'effectuer trois fois plus vite que les panneaux classiques et pour seulement la moitié du coût. La société américaine, dont le carnet de commandes dépasse actuellement 1,5 milliard de dollars avec des contrats de livraison pour les quatre prochaines années, vise plus particulièrement des installations sur des bâtiments commerciaux, et notamment des toits plats de parkings, d'usines ou de supermarchés. Elle vient d'ouvrir un bureau européen, dirigé par Clemens Jargon, vice-président EMEA et directeur général.

Sencera, un fabricant américain de cellules solaires couches minces en silicium amorphe vient d'atteindre un rendement de conversion de 8,7% pour une cellule solaire simple jonction, une performance de laboratoire qui a été vérifiée par l'Institut de conversion d'énergie de l'université du Delaware ; partant, la société a réussi à obtenir les derniers 5,2 M$ d'un investissement de 15,6 M$ du Californien Quercus Trust, ce qui devrait lui permettre de transformer son actuelle unité de R&D de 1 MW en une entité de production d'une capacité annuelle de 35 MW.

La société, créée en 2003 initialement comme fournisseur d'équipements PECVD pour l'industrie du semiconducteur, s'est tournée vers le solaire en 2006. Elle a conçu et réalisé ses propres équipements pour la fabrication de cellules solaires. La production de volume de panneaux solaires de 106 W, réalisés avec des cellules de 7% de rendement de conversion, devrait démarrer à l'été 2009 sur son site de Charlotte (Caroline du Nord).

Le prochain objectif de Sencera consistera à développer une cellule solaire double jonction présentant un rendement de conversion de 11%, ce qui permettra de passer à une capacité annuelle de production de 50 MW sans équipements additionnels.

Mitsubishi a réussi à améliorer de 0,3%, à 18,9%, le rendement de conversion de ses cellules solaires couches minces en silicium polycristallin en augmentant de 26% le taux d'absorption des infrarouges ; le groupe japonais, qui envisage de commercialiser ces cellules solaires en 2010-2011, a obtenu ce résultat sur des cellules solaires avec des dimensions classiques de 150 mm x 150 mm dotées d'une mince couche de silicium mais sans indiquer l'épaisseur de cette dernière.

Pour augmenter le rendement de conversion des cellules solaires, les fabricants travaillent sur l'absorption d'un maximum de longueurs d'ondes présentes dans le rayonnement solaire. Normalement, les caractéristiques structurelles du silicium cristallin ne lui permettent ainsi d'absorber que la moitié des rayons infrarouges, l'autre moitié se perdant en chaleur à l'arrière de la cellule solaire. Pour y remédier, Mitsubishi a non seulement fabriqué sa cellule solaire avec la structure en alvéoles qui lui a déjà valu un record de conversion de 18,6% l'an passé, mais a aussi déposé une couche réflective supplémentaire à l'arrière de la cellule, qui renvoie les rayons pour une meilleure absorption.

L'Américain First Solar vient de battre un record historique : la société a en effet annoncé que son coût de production de modules solaires est passé en-dessous de la barre du dollar par Watt au quatrième trimestre 2008, pour atteindre plus exactement 0,98$/W ; l'électricité solaire se rapproche ainsi davantage de l'objectif de parité de coût avec les énergies fossiles.

Selon Mike Ahearn, CEO de First Solar, aussi bien la technologie que le procédé de fabrication de la société recèleraient suffisamment de potentiel pour faire encore baisser les coûts de production. Les modules solaires de la société sont réalisés par déposition de couches minces de CdTe avec des procédés issus de l'industrie du semiconducteur.

Créé en 1999 et situé à Tempé (Arizona), First Solar est aujourd'hui le plus grand fabricant de modules à cellules solaires couches minces. La société a démarré la production de modules solaires en 2002, dans une première usine qui est devenue pleinement opérationnelle en 2004. Depuis, First Solar a augmenté sa capacité annuelle de production de 2500%, pour atteindre 735 MW à fin 2008. Cette dernière devrait dépasser le 1 GW d'ici fin 2009, avec la mise en service de lignes de production actuellement en construction. Le coût de production de modules solaires a, lui, baissé de 3 $/W à moins de 1$/W depuis 2004. Au troisième trimestre 2008, la société avait déjà réussi à diminuer ses coûts à 1,08 $/W.

Parallèlement, la société vient de signer un accord avec son compatriote OptiSolar en vue d'acquérir la filière de projets d'installations solaires de ce dernier pour environ 400 millions de dollars. Cette acquisition lui apporte notamment un projet de centrale solaire de 550 MW avec la société PG&E en Californie, plusieurs projets additionnels totalisant 1300 MW en cours de négociation avec des fournisseurs d'énergie des états de l'ouest américain, ainsi que des droits fonciers sur environ 550 kilomètres carrés de terres susceptibles d'héberger jusqu'à 19 GW de production photovoltaïque.