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Le sursaut technologique

À l'heure où une grave crise liée à la concurrence chinoise et à la chute des subventions secoue les fabricants de panneaux traditionnels, certains acteurs du solaire développent des technologies alternatives pour conquérir de nouveaux marchés. Panorama de ces industriels européens qui inventent le photovoltaïque de demain.

Solon, Q-Cells, Solarhybrid, Solar Millenium... la liste est longue des fabricants européens ayant succombé à la saturation actuelle de l'offre sur le marché des panneaux photovoltaïques. En marge de cette hécatombe, certains acteurs ont parié sur des technologies innovantes pour tirer leur épingle du jeu. En plein développement, ils montrent que le photovoltaïque français et européen est loin d'avoir dit son dernier mot.

Le cocktail « concentration et haut rendement »

Premier en lice, le spécialiste des semi-conducteurs sur isolant Soitec et son photovoltaïque à concentration (CPV). « Le marché européen, historiquement subventionné, s'effondre en même temps que les tarifs de rachat. Dès le départ, nous nous sommes focalisés sur les pays émergents. Notre technologie est beaucoup plus adaptée à ces zones où le gisement solaire est plus important », explique Gaétan Borgers, directeur de la division solaire chez Soitec. En pratique, la technologie repose sur un système de lentilles qui concentre les rayons solaires sur une cellule ultra-efficace, au rendement double des cellules au silicium. Un mécanisme motorisé de « tracker » oriente le panneau au soleil pour parfaire la captation des rayons lumineux.

Forte d'une ligne de production de 70 MW par an en Allemagne, Soitec s'apprête à inaugurer une usine de 270 MW en Californie, où son carnet de commande totalise 400 MW d'installations. Par cette montée en puissance industrielle, le pionnier du CPV entend ainsi proposer une alternative économique aux panneaux classiques en réduisant le coût au kWh, mètre étalon de l'énergie. « Grâce au système de concentration, la surface totale de cellules dans nos modules est faible. Or c'est ce qui coûte cher dans les panneaux classiques », observe Gaétan Borgers. Côté R&D, Soitec développe par ailleurs ses propres cellules pour passer de 30 à 40 % de rendement.

Protagoniste plus récent sur la scène du CPV, Heliotrop a développé un système de concentration plus puissant, atteignant un facteur 1 000, contre 500 habituellement. Pour monter en cadence de production, elle a également conçu des modules faciles à assembler. « La complexité de l'assemblage est un point faible du CPV. Grâce à ces modules, nous utilisons des robots d'assemblage répandus dans le secteur mécanique, quand nos concurrents utilisent des outils de la microélectronique », résume son directeur du marketing Paul Bellavoine. La PME française livrera ses premiers modules dès 2013 au Maghreb et dans le sud de la France, avant une production de masse à l'horizon 2014.

Le panneau « deux en un »

Pour maximiser l'énergie tirée d'un panneau, d'autres acteurs adossent le photovoltaïque à un échangeur thermique produisant de l'eau chaude. Un choix judicieux dans le contexte du bâtiment, où l'espace est limité et la production d'énergie encouragée par des réglementations comme la RT 2012 en France. « Cette solution produit jusqu'à 50 % d'énergie en plus par rapport à un simple panneau photovoltaïque, principalement par apport de chaleur mais aussi par le gain de rendement électrique provenant du refroidissement des cellules », explique Jérôme Mouterde, cofondateur de Solaire 2G.

La start-up a signé un partenariat avec l'assembleur de panneaux Soltech, filiale de GDF Suez, pour démarrer la production de ces panneaux baptisés Dual Sun dès 2013. Grâce à un échangeur thermique breveté, elle entend économiser des étapes en fabrication. « Les solutions actuelles consistent en un simple assemblage entre un panneau standard et un serpentin où circule l'eau. À l'inverse, notre échangeur en plaque constitue le support même du panneau. Il ne reste plus qu'à laminer dessus la partie photovoltaïque », explique Jérôme Mouterde.

Le photovoltaïque souple et transparent

Surtout, l'année 2012 aura marqué l'émergence du photovoltaïque organique (OPV) comme une perspective industrielle crédible. Deux pionniers européens, l'allemand Heliatek et le français Disa Solar, ont annoncé la construction des usines de production pilotes. Basée sur des polymères semi-conducteurs, l'OPV compense un rendement plus faible que le silicium - à peine quelques pour cent - par des qualités de souplesse et de transparence inédites.

« Le critère du rendement est trompeur puisqu'il est calculé dans des conditions standards d'ensoleillement direct. Or, un atout majeur du photovoltaïque organique est de conserver sa performance en lumière diffuse, à l'ombre par exemple. Si l'on ajoute à cela sa souplesse, le photovoltaïque organique devient une très bonne solution pour alimenter des objets nomades », souligne Stéphane Poughon, président de Disa Solar.

La PME française vient d'annoncer la mise en chantier d'une ligne pilote de 1,5 MW de capacité. Elle explore en R&D toutes sortes d'applications : films photovoltaïques « mimétiques » pour camouflages militaires, alimentation de systèmes auxiliaires dans les transports ou accessoires pour applications nomades.

La durée de vie des cellules souples devra s'accroître

Les cellules « à colorants », issues des travaux menés à l'EPFL par le Nobel Michael Grätzel, constituent l'autre technologie de photovoltaïque souple. Ces cellules hybrides sont dotées d'un pigment photoélectrique dispersé dans un substrat organique. Solaronix, qui travaille sur les brevets de l'EPFL, élabore des vitres photovoltaïques colorées, facilement intégrables dans l'esthétique d'un projet architectural. De son côté, Heliatek a récemment dévoilé des vitres teintées sur un principe similaire à l'aide de ses cellules organiques.

À terme, tous ces protagonistes ont en effet les yeux rivés sur le marché colossal du bâtiment. Vitres, façades, mobilier urbain, les possibilités d'intégration sont nombreuses... À condition de réaliser des progrès. Le plus important : la durée de vie des cellules souples. Très sensibles à l'oxygène et l'humidité, elles perdent toute efficacité au bout d'un an ou deux. Des recherches intensives sont menées par des chimistes et des organismes de recherche comme le CEA Liten sur des membranes polymères protectrices pour garantir l'imperméabilité absolue des films photovoltaïques. L'autre défi est celui des coûts, qui implique de monter en cadence de production. « L'atout de ces technologies réside dans leurs modes de fabrication, issus de l'électronique imprimée, qui promettent des cadences sans commune mesure avec le photovoltaïque classique et donc une baisse potentielle des coûts », estime Laurent Clavelier, le directeur du département solaire au CEA-Ines. La filière photovoltaïque peut encore croire à des lendemains plus ensoleillés.

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