Le photovoltaïque : perspectives utopiques ou non ?

Plusieurs lecteurs, perturbés par certaines affirmations rencontrées dans différentes lettres de 2006, ont souhaité des éclaircissements. L'un de mes correspondants a, par exemple, été surpris par la faible durée de vie que j'attribuais aux cellules photovoltaïques africaines. Par la même occasion il me signale être très perturbé par la grande variété de chiffres fournis par différents auteurs pour ce qui concerne le rendement des cellules. En voici l'explication …

Par quoi commencez-vous ?

Par le rendement exprimant le rapport entre l'énergie électrique (alternative) fournie et le rayonnement solaire reçu (mesuré en éclairement énergétique : W/m²). Actuellement toutes les cellules sont à base de silicium, mais avec des techniques différentes (trois pour l'essentiel), les performances variant avec les techniques. C'est ainsi qu'on va d'un rendement élevé et d'un coût élevé (silicium monocristallin) à un rendement nettement plus faible mais un coût réduit (silicium amorphe), en passant par le silicium poly-cristallin. Pour concrétiser les valeurs, en parlant de rendement de modules (et non pas des cellules elles-mêmes un peu plus performantes) on va de 12-15 % à 4-7,5 % en passant par 11-14 %. Encore faut-il préciser qu'il s'agit de modules fonctionnant correctement.

Qu'entendez-vous par là ?

Qu'il y a plusieurs sources de détérioration. Prenons les valeurs de base (fonctionnement correct) d'une cellule monocristalline. Les énergies se répartissent sensiblement comme suit :
- production d'électricité : 15 %
- flux réfléchi : 10 %
- production de chaleur : 75 %

Même dans ce cas, relativement favorable, on constate que le module va être très fortement réchauffé. Comme il est sensible à sa température, avec une chute de performance faisant que le rendement peut passer de 17 % pour 0 [°C] à 12 % pour 60 [°C], il faut veiller à bien refroidir le module, en particulier lorsque l'ensoleillement est fort. C'est d'ailleurs la raison pour laquelle les cellules sont normalement testées dans des conditions de référence bien précises : température de 25 [°C] et ensoleillement de 1000 [W/m²].

Ce phénomène peut-il influencer la durée de vie ?

Naturellement, si le module peut atteindre des températures à des durées de vie très variables, allant de quelques années à plus de 10 sinon 20 ans.

Est-il possible d'avoir des durées de vie aussi élevées ?

Parfaitement, puisqu'on connaît des installations fonctionnant correctement alors qu'elles ont plus de 15 ans d'âge. Ne vous trompez pas : il ne s'agit pas là d'une technique récente, les véhicules spatiaux se servant de cellules photovoltaïques depuis plus de 40 ans. Cette maturation permet d'ailleurs de se rendre compte qu'il ne faut pas trop tabler sur une baisse significative des coûts.

On entend pourtant dire que les coûts vont baisser et les performances augmenter …

C'est là un discours classique depuis plus de 50 ans dans le domaine des énergies dites nouvelles ou renouvelables. Avec, souvent, un échec à la clé de telles prévisions. Vous pouvez aujourd'hui tabler sur des coûts allant de 700 à 1 300 Euros par mètre carré selon le type d'installation (en toiture ou en façade), pour une production maximale de l'ordre de 800 à 1 000 [kWh/an] par mètre carré. Bien sûr des recherches sont en cours pour améliorer la situation, mais comme elles portent surtout sur l'emploi de cristaux à base de sélénium je reste sceptique sur les progrès économiques à en attendre (ce qui n'empêche pas de suivre le sujet avec attention).

Roger CADIERGUES