Rendement photovoltaïque : record battu

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Performance record pour des cellules solaires conçues aux Etats-Unis
LE MONDE | 14.12.06 | 15h57

C'est une prouesse technologique qui va ravir les promoteurs des énergies renouvelables. La société Boeing-Spectrolab, soutenue par le département de l'énergie américain, vient de mettre au point des modules photovoltaïques - qui transforment directement le rayonnement solaire en électricité - dont le rendement, c'est-à-dire le rapport entre l'énergie électrique produite et l'énergie solaire reçue, atteint 40,7 %. Le précédent record, établi par le même fabricant, était de 37 %. L'Europe, qui développe le projet Full Spectrum auquel est associé le CEA, ne dépasse pas les 35,2 %.

(l'article complet ici: http://www.lemonde.fr/web/article/0,...-845582,0.html )

C'est une excellente nouvelle pour la filière photovoltaique (et pour le PV sous concentration en particulier )
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A mon avis, l'avenir industriel et commercial d'une telle prouesse est limité (c'est pas super cher le PV à concentration? Et en plus, c'est une cellule multicouche, c'est hors de prix ce truc). D'autant plus que l'article précise que les cellules à concentration ne s'utilisent que dans les zones à fort rayonnement direct (pourquoi? J'en sais rien...) même si ça fait déjà un bon paquet de monde qui va pouvoir l'utiliser.

A mon avis l'avenir du photovoltaïque tient plus dans la découverte de procédés permettant à la fois de baisser considérablement les coûts de production et d'augmenter la durée de vie tout en ayant un impact écologique minimum.
Je sais qu'on avait d'ailleurs parlé d'une rupture de ce côté là. Il y a quelques mois, une entreprise Californienne (je crois) affirmait pouvoir fabriquer des cellules photovoltaïques à un prix très bas par rapport à ce qu'il se fait aujourd'hui. Je sais plus par contre si ils utilisent encore du silicium...

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A mon avis, l'avenir industriel et commercial d'une telle prouesse est limité. D'autant plus que l'article précise que les cellules à concentration ne s'utilisent que dans les zones à fort rayonnement direct (pourquoi? J'en sais rien...).

A mon avis l'avenir du photovoltaïque tient plus dans la découverte de procédés permettant à la fois de baisser considérablement les coûts de production et d'augmenter la durée de vie tout en ayant un impact écologique minimum.
Je sais qu'on avait d'ailleurs parlé d'une rupture de ce côté là. Il y a quelques mois, une entreprise Californienne (je crois) affirmait pouvoir fabriquer des cellules photovoltaïques à un prix très bas par rapport à ce qu'il se fait aujourd'hui. Je sais plus par contre si ils utilisent encore du silicium...

L'article du Monde contient un certain nombre d'approximations. Effectivement, les systèmes à concentration utilisent uniquement le rayonnement solaire direct, ce qui signifie que les systèmes à concentration (et donc les cellules qui vont avec) sont plus adaptés aux pays du sud à fort ensoleillement direct. Cependant, des études récentes démontrent que même sous nos latitudes (enfin au moins au sud de la France), ce type de système pourrait avoir son intérêt.

Concernant le coût de la cellule maintenant: ça peut paraitre étonnant au premier abord, mais dans les système à concentrations, le coût de la cellule est presque secondaire. Dans la mesure où on concentre le rayonnement solaire sur une cellule, sont coût peut être 10 fois ou 100 fois plus élevé qu'une cellule classique. A partir du moment où celle-ci est performante (c'est a dire qu'elle a encore de bons rendements de conversion sous haute concentration), le cout du kWh produit pourra quand même être 2 fois plus faible (voire plus) que celui produit par un module PV classique. Pour preuve, les japonais et les australiens ont annoncé le mois dernier qu'ils allaient construire deux centrales photovoltaiques. Les japonais misent sur la technologie PV classique et annoncent un cout du Watt installé voisin de 9 euros. Les australiens vont eux construire la première centrale PV sous concentration digne de ce nom (154 MW quand même) et annoncent un cout du W installé inférieur à 2 euros.

Enfin, pour ce qui est de l'impact écologique. La fabrication des cellules silicium est effectivement très énergivore. Mais les cellules dont il est question dans l'article sont dites en "couches minces", c'est à dire que les matériaux qui les constituent absorbent beaucoup mieux la lumière que les cellules silicium traditionnelles (environ 100 fois mieux). Du coup, il faut environ 100 fois moins de matériau pour produire une même quantité d'électricité. En plus, comme on concentre le flux lumineux, il faut d'autant moins de surface active de matériau (si je concentre 500 fois le flux, j'ai besoin de 500 fois moins de surface pour produire la même quantité d'électricité). Donc au final, pour une même quantité d'électricité produite, j'aurai besoin de 50 000 fois moins de matériau que dans le cas d'une cellule Silicium traditionelle (ce qui signifie un impact écologique considérablement réduit)

[invitea4a042cf]

Je suis assez d'accord avec Dindonneau, je pense que l'avenir du photovoltaïque est davantage dans la fabrication de cellules à bas coût avec un rendement raisonnable que dans les cellules à concentration. Il me semble que le plus prometteur, ce n'est pas de faire des centrales PV (sauf dans quelques coins genre Australie), mais de mettre du PV partout, sur les toits, les brise-soleil, les vitres, etc. Et là, il faut des solutions intégrées au toit, genre tuiles PV, pas des machins complexes comme les systèmes à concentration.
D'après tout ce que j'ai pu apprendre récemment, le silicium dominera encore longtemps le marché, au moins 20 ans, et probablement davantage. Et il reste plein de progrès à faire avec le silicium. Les plus récents concernent des cellules mixtes silicium cristallin/silicium amorphe. Ce sont les Japonais qui font ça. Le rendement est meilleur qu'avec le silicium cristallin seul (et bien sûr meilleur qu'avec le Si amorphe), et les rendements tiennent mieux en température.
La fabrication de cellules consomme certes de l'énergie, mais pas tant que ça. Avec les procédés modernes, l'énergie dépensée lors de la fabrication de la cellule est remboursée au bout de deux ans.

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteab11f58a]

Je suis assez d'accord avec Dindonneau, je pense que l'avenir du photovoltaïque est davantage dans la fabrication de cellules à bas coût avec un rendement raisonnable que dans les cellules à concentration. Il me semble que le plus prometteur, ce n'est pas de faire des centrales PV (sauf dans quelques coins genre Australie), mais de mettre du PV partout, sur les toits, les brise-soleil, les vitres, etc. Et là, il faut des solutions intégrées au toit, genre tuiles PV, pas des machins complexes comme les systèmes à concentration.

Je ne vois pas encore le CPV concurrencer directement le PV classique. Même si le cout du kWh produit est significativement moins cher qu'avec du PV plan (ce qui semble être le cas), une installation CPV est trop volumineuse pour qu'on puisse imaginer installer ça sur le toit des particuliers pas ex. Par contre, le CPV comme solution alternative (complémentaire) à l'éolien ou au solaire thermodynamique, ça me parait largement concevable.

D'après tout ce que j'ai pu apprendre récemment, le silicium dominera encore longtemps le marché, au moins 20 ans, et probablement davantage.

Je demande à voir. Le problème avec les nouvelles technologies couche mince (comme le CIS par exemple), c'est que les procédés de dépôt ne sont pas encore tout à fait au point pour traiter de grandes surfaces. Mais un grand nombre de personnes à travers le monde travaillent sur ces procédés qui sont quasiment au point aujourdhui (l'IRDEP notamment). Quand tout ça sera mature (et je ne pense pas que ça se compte en dizaines d'années), la domination du silicium pourrait être remise en cause.

Et il reste plein de progrès à faire avec le silicium. Les plus récents concernent des cellules mixtes silicium cristallin/silicium amorphe. Ce sont les Japonais qui font ça. Le rendement est meilleur qu'avec le silicium cristallin seul (et bien sûr meilleur qu'avec le Si amorphe), et les rendements tiennent mieux en température.

Alors là je ne comprends plus.
D'une part le rendement pratique des meilleures cellules en silicium est proche du rendement théorique, ce qui signifie qu'il n'y a plus énormément de progrès à attendre du coté des cellules mono-jonctions.
Que les cellules tandem amorphe/cristallin permettent d'atteindre de meilleurs rendements, j'en suis convaincu, mais alors pourquoi ce qui n'est pas bien lorsqu'il s'agit de dispositifs à concentration (les cellules multi-jonction) deviendrait tout à coup intéressant avec le silicium (tandem amorphe/cristallin) alors que c'est basé sur le même principe (empillement de plusieurs cellules convertissant des gammes de longueurs d'onde différentes) et que les difficultés techniques de fabrication sont a peu près les mêmes?

[invitea4a042cf]

Je demande à voir. Le problème avec les nouvelles technologies couche mince (comme le CIS par exemple), c'est que les procédés de dépôt ne sont pas encore tout à fait au point pour traiter de grandes surfaces.

Je ne parle pas des technologies couche mince, mais du silicium multicristallin. Tous ceux que j'ai interrogés (CEA, Ademe, Photowatt, Apex BP Solar, Sanyo, Sharp...) m'ont dit que celles-ci domineraient le marché pour au moins 20 ans.

Mais un grand nombre de personnes à travers le monde travaillent sur ces procédés qui sont quasiment au point aujourdhui (l'IRDEP notamment). Quand tout ça sera mature (et je ne pense pas que ça se compte en dizaines d'années), la domination du silicium pourrait être remise en cause.

Les autres techno posent des problèmes : les CIS utilisent de l'indium, très rare (d'où problèmes en cas de développement massif), les Ga-As posent des problèmes de toxicité, de même que les revêtements en cadmium. Enfin, les polymères sont très loin d'être au point (surtout sur la longévité).

D'une part le rendement pratique des meilleures cellules en silicium est proche du rendement théorique, ce qui signifie qu'il n'y a plus énormément de progrès à attendre du coté des cellules mono-jonctions.

Ce qui compte, c'est surtout d'atteindre de bons rendements avec des procédés industriels à bas coût. Pas de s'approcher des max théoriques. L'objectif des industriels, c'est 20% de rendement avec des techno peu coûteuses, d'ici 10 ans. C'est très ambitieux.

POur le mixte amorphe-cristallin, il s'agit de silicium amorphe dopé négativement déposé sur du silicium cristallin dopé positivement. C'est ainsi qu'on fait la jonction. Ca évite des étapes habituelles de dopage. Sanyo commercialise ça sous la marque HIT.

[invite5acb52bf]

bonjour,
Si cette annonce est sérieuse, alors joli progrès dans les rendements. Il faudrait avoir une idée du prix. 6 à 7 cts d'euro le kWh me semble bien optimiste ? ce n'est pas le prix du kwh chez EDF ça ? (8 cts d'€) à vérifier ...
slts myke

[inviteab11f58a]

Je ne parle pas des technologies couche mince, mais du silicium multicristallin. Tous ceux que j'ai interrogés (CEA, Ademe, Photowatt, Apex BP Solar, Sanyo, Sharp...) m'ont dit que celles-ci domineraient le marché pour au moins 20 ans.

Tous ceux que tu as intérrogé ont tout misé sur le silicium

La compagnie Nanosolar vient d'annoncer la construction la plus grande usine de production de cellules solaires au monde en Californie près de San Jose. La capacité de la l'unité sera de 430 MWc par an et utilisera la technologie Cuivre Indium Sélénium (CIS). Le prix des cellules en couche mince ainsi produites serait sensiblement inférieur à celui des cellules utilisant du Silicium.

Les autres techno posent des problèmes : les CIS utilisent de l'indium, très rare (d'où problèmes en cas de développement massif),

L'indium est effectivement pas aussi disponible que le silicium. Mais la quantité d'indium nécessaire pour fabriquer une cellule CIS est quasiment négligeable comparé au Si nécessaire pour la fabrication d'une cellule Silicium (quelques microns de CuInSe2 contre plusieurs centaines de microns de Si).
Se, Ge et Te ne sont pas plus abondants que In: donc si on se base la dessus, ça élimine toutes les technologies de cellules autres que Si et GaAs (cad multi-jonction, CuInSe2, Ge et CdTe)

les Ga-As posent des problèmes de toxicité, de même que les revêtements en cadmium.

Je n'avais jamais entendu parler de problèmes de toxicité liés à GaAs. Pour le Cd, oui, clairement (c'est d'ailleurs un des problèmes des cellules CIS puisque la couche fenêtre de ces cellules est généralement constituée de CdS).

Enfin, les polymères sont très loin d'être au point (surtout sur la longévité).

C'est vrai.

POur le mixte amorphe-cristallin, il s'agit de silicium amorphe dopé négativement déposé sur du silicium cristallin dopé positivement. C'est ainsi qu'on fait la jonction. Ca évite des étapes habituelles de dopage. Sanyo commercialise ça sous la marque HIT

J'ai découvert ça. Je n'en avait jamais entendu parler jusqu'à présent et ça m'a l'air interréssant.

Et ça, vous connaissez?
http://www.solfocus.com/technology_gen2.html
un taux de concentration de 1000 sur des cellules de 1 mm² avec des concentrateurs révolutionnaires de 2 à 4 cm de diamètre. Original non?

[invitea4a042cf]

Tous ceux que tu as intérrogé ont tout misé sur le silicium

Non, le CEA bosse sur plein de technos et l'Ademe n'a aucune raison de favoriser l'une ou l'autre filière, elle ne s'intéresse qu'à l'efficacité finale.

L'indium est effectivement pas aussi disponible que le silicium. Mais la quantité d'indium nécessaire pour fabriquer une cellule CIS est quasiment négligeable comparé au Si nécessaire pour la fabrication d'une cellule Silicium (quelques microns de CuInSe2 contre plusieurs centaines de microns de Si).

Peut-être, mais imagine la généralisation de cette filière... rapidement tu seras en manque d'indium (surtout que d'autres techno que le PV l'utilisent). Pas de risque avec le silicium : c'est l'un des éléments les plus abondants sur Terre.

Se, Ge et Te ne sont pas plus abondants que In: donc si on se base la dessus, ça élimine toutes les technologies de cellules autres que Si et GaAs (cad multi-jonction, CuInSe2, Ge et CdTe)

Oui, je suis d'accord.

Je n'avais jamais entendu parler de problèmes de toxicité liés à GaAs.

J'imagine pourtant que tu sais que l'arsenic est toxique. (cf. arsenic et vieilles dentelles )

Et ça, vous connaissez?
http://www.solfocus.com/technology_gen2.html
un taux de concentration de 1000 sur des cellules de 1 mm² avec des concentrateurs révolutionnaires de 2 à 4 cm de diamètre. Original non?

Oui, mais je ne crois pas au solaire à concentration en France, du moins à grande échelle. Ailleurs, oui (Australie, Afrique quand ils auront les moyens, Californie...)

[invite69d1b835]

Bonjour à tous. J'ai bien lu votre discussion mais une chose me tracasse, je manque cruellement d'informations à ce sujet et je recherche avant tout des sources pour une étude sur le PV.
L'idéal serait p-e de contacter directement une société de type CEA ou ADEME, ce que je vais faire suite à ce post... Mais où avez-vous trouvé vos infos sur les coûts énergétiques en production de PV ?
J'ai également entendu dire que créer des panneaux PV (même en silicium) était très polluant mais je n'en ai ni la confirmation ni l'infirmation... ! Qu'en est-il réellement ?

Pour info : Mon étude sur les PV est associée à une étude étude sur les éoliennes. Je cherche à peser les avantages et inconvénients de ces systèmes en terme écologique et de rentabilité. Ceci dans l'optique d'alimenter une batterie pour voiture électrique pour un particulier.

[invitea4a042cf]

Bonjour,

Mais où avez-vous trouvé vos infos sur les coûts énergétiques en production de PV ?

Pas sur des sites ni des bouquins, mais en discutant avec des gens du CEA et des sociétés de PV.

J'ai également entendu dire que créer des panneaux PV (même en silicium) était très polluant mais je n'en ai ni la confirmation ni l'infirmation... ! Qu'en est-il réellement ?

Comme toute industrie, c'est polluant, mais celle-ci n'est pas spécialement polluante. Une usine de silicium de qualité photovoltaïque est généralement classée potentiellement polluante, car elle utilise des produits chimiques toxiques ou explosifs (mais cela reste confiné dans l'usine). Elle consomme aussi beaucoup d'énergie. Le reste des traitements me semble moins polluant, mais je ne les connais pas bien.

Pour info : Mon étude sur les PV est associée à une étude étude sur les éoliennes. Je cherche à peser les avantages et inconvénients de ces systèmes en terme écologique et de rentabilité. Ceci dans l'optique d'alimenter une batterie pour voiture électrique pour un particulier

Je pense qu'une éolienne est plus "rentable" d'un point de vue environnemental que le PV (autrement dit, moins polluant à produire et moins consommateur d'énergie). Mais le potentiel des éoliennes est plus limité, à cause des réticences paysagères, qui existent moins pour le solaire.

[invitedb87886f]

http://www.moteurnature.com/actu/une...p?news_id=1612

[invitedb87886f]

autres déclinaisons:
http://www.bulletins-electroniques.c...ites/32368.htm
http://www.bulletins-electroniques.c...ites/43870.htm
http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=4546

[invite13fddc90]

Personellement, je ne crois pas du tout à l'hydrogène. (Dangerosité, complexité de mise en oeuvre, potentiel de rendement limité).
Le seul avantage serait effectivement de pouvoir stocker de l'énergie produite par des sources ératiques comme les éoliennes, le seul problème c'est le rendement global qui je crois est vraiment faible. (fabrication de l'hydrogène, stockage, mise sous pression, transport sous pression etc ..., gestion des risques.) Un moyen de stockage beaucoup plus simple bien moins dangereux déjà maîtrisé avec un bon rendement existe déjà : les retenues d'eau !
C'est ce que l'on fait déjà avec les barrages.

[invite3a702c9c]

Oui, mais je ne crois pas au solaire à concentration en France, du moins à grande échelle. Ailleurs, oui (Australie, Afrique quand ils auront les moyens, Californie...)

Oui, mais le climat change...

[CRISTOBOOL]

le climat change certe mais ce n'est pas parceque la terre se réchauffe que le soleil va briller d'avantage , c'est même plutôt l'inverse

[Tilleul]

Le seul avantage serait effectivement de pouvoir stocker de l'énergie produite par des sources ératiques comme les éoliennes

Même pas, les mécanismes d'équilibre de charge actuellement en place en Europe suffisent... C'est un argument souvent donné par les lobbystes qui veulent que l'argent dédiés aux énergies renouvelables soient déviés vers la recherche sur l'hydrogène... contre l'avis même de l'industrie éolienne qui fait remarqué qu'ils n'ont pas besoin du stockage par hydrogène !

http://windpower-monthly.com/downloa...es%2047-53.pdf


Pour en revenir au sujet : je vois plutot l'avenir comme étant à la coexistence de tout plein de techniques différentes vu les problèmes de *demandes* auxquelles doivent faire face les EnR (silicium des PV, boites de vitesse dans les éoliennes...)

[invite3a702c9c]

le climat change certe mais ce n'est pas parceque la terre se réchauffe que le soleil va briller d'avantage , c'est même plutôt l'inverse

Je ne sais pas ou tu habites? Mais j'affirme que dans le sud-est, le climat commence à ressembler à celui du nord de l'Afrique...
Dans le Centre Var on n'a pas eu une goutte d'eau depuis début juin...
Du coup je suppose que le nombre de journées d'ensoleillement est supérieur à la normale....

J'ai connu des sécheresses, mais c'est la première fois que je vois des chênes Kermès et des buis qui crèvent...

[invite13fddc90]

"Dans le Centre Var on n'a pas eu une goutte d'eau depuis début juin... "

Plein toi dont! il n'y a que chez toi qu'il n'y pas eu d'eau car sur presque toute la france on a battu des records cet été. Cet été a été plus pourri (froid, vend, ensoleillement et pluie) que l'été 1977 (d'après météo france). Il n'est même pas sur que météo france ai des données sur un été aussi pourri depuis le début des mesures!
Perso j'habite paris et je vais souvent à bourges et clermont ferrand et aux trois endroits pareil : juin,juillet,août CATASTROPHIQUES, et je pèse mes mots
obligé de chauffer en juillet à clermont ferrand ca doit être du jamais vu!
Habituellement on a des périodes de chaleur à + de 35 jusqu'à 39.
C'été mon coup de geule, car le réchauffement climatique il a été plutôt timide cet été!
Je regarde les données météo sur le var ....

Ou habites tu exactement?

[invite3a702c9c]

"Je regarde les données météo sur le var ....

Ou habites tu exactement?

BRAS 83149 - Les quelques rares orages qui ont touchés les localités voisines depuis ont, allez savoir pourquoi, soigneusement évité le village!
Paradoxalement, pour quelqu'un qui a subi les intempéries de ces derniers mois. J'ai connu de meilleurs été, même avec de la pluie...

Quant à la sécheresse actuelle, elle fait probalement plus de dégats que certains incendies de forêts. Car souvent lorsque le feu passe il ne brule que les parties aérienne des arbres, qui repartent ensuite du pied. La sécheresse, par contre tue définitivement les végétaux touchés!

[invite13fddc90]

D'après ce que je lis sur le site de météo france, la période juin-juillet-aout
est plutôt normale si ce n'est une sécheresse. Les températures sont normales, l'ensoleillement normal en juin et aout mais exédentaire en juillet.
En revanche, il a beaucoup plu en mai : 1.5 à 2.5 fois les normales.
Pour la suite, sur meteociel, il y a toujours très peu d'eau sur toulon depuis.
C'est quand même assez étonnant d'avoir énormément de précipitations sur toute la france depuis des mois sauf à quelques endroits ou c'est inverse.
Maintenant, dans les années 80 je me souviens à clermont ferrand de sécheresses de 5-6mois sans une goutte de pluie, la quasi-totalité de la végétation étée cramée.

[invite3a702c9c]

En revanche, il a beaucoup plu en mai : 1.5 à 2.5 fois les normales.

Je sais... c'était justement au moment ou j'ai refait la toiture

[invite13fddc90]

lol, tu aurais du attendre la sécheresse qui dure depuis 4mois et demi!

[invite377580ab]

Bonjour à vous,

pour en revenir au titre du sujet, le record est maintenant de 42,8% (lire ici ). C'est bien sûr un record de laboratoire mais cela montre que les choses bougent sans arrêt dans le domaine du photovoltaïque.

[invite13fddc90]

Et oui, et oui ...
le soleil est une source primaire d'energie pour la terre somme la chaleur
interne d'origine nucléaire.
Il est donc interressant de récupérer cette énergie.
Les autres énergie(éolien, hydrolique, fossile) sont indirectement d'origine solaire.