Les différents matériaux utilisés depuis 15 ans pour un panneau solaire
Depuis la naissance de l’énergie solaire, le silicium est l’élément photosensible utilisé pour la transformation des rayons du soleil en électricité. D’abord monocristallin puis polycristallin, la transformation du silicium, l’élément présent en plus grande quantité sur terre après l’oxygène, est le plus efficace en rendement. Mais aussi le plus énergivore à transformer.
Le silicium demeure la matière la plus utilisée aujourd’hui (90% en 2012) mais les évolutions des techniques et la recherche ont conduit les fabricants vers de nouvelles technologies et de nouveaux matériaux pour les panneaux photovoltaïques.
On trouve maintenant des cellules à couche mince, plus faciles à mettre en œuvre, qui sont souples et peuvent couvrir des surfaces irrégulières. Ces cellules contiennent peu de silicium et demandent moins d’énergie à produire. Les galettes cristallines ont une épaisseur de 300 microns. Par contre leur rendement est inférieur à celui des panneaux de première génération au silicium mono et polycristallin.
La troisième génération de panneaux photovoltaïques allie maintenant des composants comme le cuivre, l’indium, le gallium et le sélénium (CIGS). Ces produits sont dits aussi « à couche mince », leur rendement peut atteindre 20 %, un rendement bien supérieur en comparaison avec les panneaux en silicium. L’inconvénient de ces produits est la rareté de l’indium, l’un des composants.
Pour pallier à cela, une alliance de zinc, d’étain, de souffre et de sélénium, composent le CZTS pour réaliser des panneaux qui restent malheureusement encore à des taux de rendement de 11 %. Le faible rendement est également vrai pour les panneaux réalisés à base de Cadmium et de Telluride (CdTe).
L’avenir du panneau photovoltaïque : son intégration, son recyclage
Le développement de nouvelles matières passera par la recherche, en particulier sur des composants complexes issus de la nanotechnologie. Nous pourrons mieux intégrer alors les panneaux dans les paysages en utilisant des couleurs autres que les gris et bleus actuels. Il est déjà possible d’insérer des matériaux photosensibles dans les fenêtres et sur les éléments de couverture. Les couches minces, moins visibles, plus esthétiques peuvent répondre aux contraintes des bâtiments classés.
Cependant la technologie devra respecter un équilibre instable entre rendement, cout de production, utilisation de matériaux rares donc chers et facilité de recyclage ou revalorisation.
Nous savons recycler les panneaux photovoltaïques de première génération en séparant le verre, le silicium et l’aluminium des structures, le silicium refondu sert de nouveau (recyclage). De même, les matériaux des couches minces peuvent être récupérés en majorité et réemployées dans la fabrication de nouveaux panneaux solaire.
L’évolution de la technologie permettra, nous l’espérons, de fabriquer des produits plus rentables, avec une durée de vie supérieure et permettant la revalorisation de leurs composants.
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