Des panneaux photovoltaïques toujours plus puissants et toujours moins coûteux

L’amélioration des panneaux photovoltaïques se poursuit. La génération 2020 dépasse 500 Wc, peut être posée sur les pentes Nord des toitures et les prix baissent encore.

Depuis mi-2019, le photovoltaïque a évolué dans plusieurs directions à la fois. La part de la technologie silicium cristallin a encore augmenté et représente environ 95% du marché mondial, contre 5% seulement pour les diverses technologies de couches minces.

Dans l’offre mondiale de silicium cristallin, la technologie silicium monocristallin (rendement supérieur à celui du polycristallin) a encore progressé au détriment du silicium polycristallin et, fin 2019, atteignait au moins 65% des ventes, contre 35% pour les panneaux polycristallins.

Rendement : un peu plus de 20% aujourd’hui, 24% en 2030

Le rendement moyen des panneaux en silicium cristallin, mono et poly confondus, atteint 20% fin 2019. Les meilleurs panneaux atteignent 22,5%. L’amélioration du rendement des panneaux repose notamment sur l’adoption progressive de nouvelles architectures électriques.

L’adoption des liaisons électriques à hétérojonction (HTJ) laisse entrevoir, d’ici 2030, des rendements de 24% généralisés à toute l’offre mondiale de panneaux en silicium monocristallin. Des chercheurs du Laboratoire américain sur les énergies renouvelables (NREL) ont atteint un rendement de 47,1 % avec une cellule photovoltaïque à six jonctions sous une lumière concentrée (équivalent à 143 fois l’irradiance du soleil). Ils dépassent ainsi de 1,1 % le précédent record que détenaient SOITEC.

Le prix moyen des panneaux photovoltaïques commercialisés en 2019 était de 0,20 €/Wc (watt crête), soit une baisse de 10% seulement par rapport à 2018. La baisse du prix des cellules photovoltaïque en silicium monocristallin a été plus importante et a atteint 25%. Les panneaux de nouvelle génération sont cependant plus complexes à produire. Ce qui peut expliquer la différence entre baisse du prix des cellules et baisse du prix des panneaux. Les prix vont continuer à baisser en 2020.

De nouvelles architectures de panneaux photovoltaïques

Plusieurs tendances techniques devraient se développer fortement au cours des années à venir.

Premièrement, les demi-cellules se généralisent. Deuxièmement, la taille des cellules croît : le standard actuel de 156,75 x 156,75 mm, dit M2, devrait disparaître au cours des trois années à venir. Il sera remplacé par le G1 (158,75 x 158,75) qui devrait représenter 35% du marché dès 2020, par le M4 (161,75 x 161,75) avec 20% de part de marché, par le M6 (166 x 166) avec 15% de part de marché dès cette année.

Un nouveau format de cellules, baptisé M12 (210 x 210 mm), fait son apparition cette année. Les formats M6 et M12 pourraient représenter plus de 70% du marché mondial des cellules PV en silicium monocristallin en 2030.

Etant donnée la diversification de la taille des cellules, il n’est plus réaliste de comparer la puissance des modules PV à nombre de cellules égal. Il faut utiliser la puissance en Wc/m² (watt/crête par m2) pour comparer les modules entre eux.

Les puissances de modules photovoltaïques en augmentation constante

EN 2020, cette puissance varie de 202 à 213 Wc/m², selon les technologies de raccordement des cellules. En 2024, la puissance moyenne se situera entre 215 et 225 Wc/m² et devrait atteindre 225 à 240 Wc/m² en 2030.

Cela donne aujourd’hui, une puissance de 335 à 350 Wc pour un module de 60 cellules et 120 demi-cellules et d’une surface de 1,7 m². Cette puissance devrait augmenter jusqu’à 370 à 385 Wc en 2030.

Les modules de 72 cellules et 144 demi-cellules, soit une surface de 2 m², se situeront entre 370 et 420 Wc dès 2020, pour atteindre 400 à 480 Wc en 2030. Des modules à 78 cellules (156 demi-cellules) seront commercialisés dès cette année, tandis que des modules à plus de 78 cellules pourraient apparaître dès 2025.

Les modules PV bi-faciaux sont en fort développement 

Pour augmenter la puissance électrique, des modules PV, il est toujours possible d’augmenter leur surface. Mais, depuis deux ans, les cellules et panneaux bi-faciaux, capables de produire de l’électricité par l’exposition de leurs deux faces à la lumière, se développent rapidement.

Leur part de marché est de 8% en 2019, sera de 11 à 12% en 2020 et de 35% de part de marché en 2030. Les modules bi-faciaux sont intéressants à la fois pour les fermes photovoltaïques et pour les grandes toitures où ils sont posés sur châssis. Nous devrions voir un développement important de l’association toit blanc (cool roof) et panneaux PV bi-faciaux sur les toitures terrasse.

Leur puissance varie selon l’illumination de leur face inférieure. Dès aujourd’hui, un panneau bifacial monté sur châssis à claire-voie sur un toit blanc peut dépasser 500 Wc de puissance unitaire.

Début Mars 2020, TRINAR SOLAR, l’un des leaders chinois en PV, a annoncé la commercialisation de sa nouvelle génération de modules Duomax V bifaciaux, composés de cellules de 210 x 210 mm. Ils affichent un rendement de 21% et une puissance unitaire de 500 Wc.

Les panneaux à couches minces

Les industriels européens, de leur côté, développent d’autres solutions. En France, par exemple, ARMOR développe ASCA, un film photovoltaïque organique. Armor et son film ASCA ont été retenus dans le cadre du projet européen  « H2020 MySmartLife ».

Des modules PV semi-transparents de formes libres

En avril, ARMOR a annoncé la production de modules semi-transparents et de formes libres (free-form). Cela se passe en deux temps. Premièrement, ses films sont enduits en pleine laize dans son usine de La Chevrolière près de Nantes. Ils sont gravés au laser pour obtenir les formes voulues chez Opvius, une entreprise allemande achetée par ARMOR en 2019 à Nuremberg et Kitzingen.

Ce savoir-faire permet de reproduire des formes imaginées par des architectes et des designers. La première application est la réalisation de protections solaires photovoltaïques, semi transparentes sur des parois vitrées : vérandas, grandes parois fixes en tertiaire, etc.

Les particuliers peuvent bénéficier d’aides à l’installation de panneaux solaires photovoltaïques en autoconsommation.