Module solaire photovoltaïque - Définition

Technologie

Ce sont les cellules à base de silicium qui sont actuellement les plus utilisées, les autres types étant encore soit en phase de recherche/développement, soit trop chers et réservés à des usages où leur prix n'est pas un obstacle. On distingue en outre, en fonction des techniques utilisées :

• silicium monocristallin : les capteurs photovoltaïques sont à base de cristaux de silicium encapsulés dans une enveloppe plastique.
• silicium polycristallin : Les capteurs photovoltaïques sont à base de polycristaux de silicium, notablement moins coûteux à fabriquer que le silicium monocristallin, mais qui ont aussi un rendement un peu plus faible. Ces polycristaux sont obtenus par fusion des rebuts du silicium de qualité électronique.
• silicium amorphe: les panneaux « étalés » sont réalisés avec du silicium amorphe au fort pouvoir énergisant et présentés en bandes souples permettant une parfaite intégration architecturale.

La technologie évolue rapidement, le prix du kWc (kilo-watt crête) étant beaucoup plus important que le rendement du panneau : un rendement deux fois plus faible signifie seulement qu'il faudra équiper deux fois plus de surface pour collecter la même énergie, ce qui n'est gênant que si la surface disponible est limitée par rapport à la puissance nécessaire (sur un satellite, par exemple...). Par conséquent, si une nouvelle technique permettait de produire des panneaux de faible rendement, mais bon marché, elle aurait de bonnes chances de s'imposer. Le rendement reste néanmoins une composante du prix, ne serait-ce que pour les frais de manutention et d'installation, d'autant plus faible que le module est petit et léger.

Certains des fabricants de modules solaires dans le monde sont les plus importants:

Sharp (JPN), Kyocera (JPN), Sunpower (USA), Sanyo (JPN), Cuantum Solar (SPA), Solon (GER)

Économie

Les cinq plus grandes firmes fabriquant des cellules photovoltaïques se partagent 60 % du marché mondial. Il s'agit des sociétés japonaises Sharp et Kyocera, des entreprises américaines BP Solar et Astropower, et de l'allemande RWE Schott Solar. Le Japon produit près de la moitié des cellules photovoltaïques du monde, mais c'est en Chine que la grande majorité des panneaux sont assemblés.

Le Japon est lui-même un des plus grands consommateurs de panneaux solaires, mais largement dépassé par l'Allemagne.

Prix des équipements (hors taxes)

• Modules polycristallins (fabrication): ~2000 $/kWc
• Modules polycristallins (du grossiste au détaillant): de 3490 à 5100 $/kWc (8 m²/kWc)
• Installation: de 600 à 2000 $/kWc (en autoconstruction de 100 à 400 $/kWc)
• Onduleur pour injection réseau : ~400 $/kWc

La cible de 1 $ par Wc (au niveau des cellules) correspond à un prix de 0,1 $ par kWh, qu'il faut rapporter au prix actuel du kWh à la consommation par les sources classiques (nucléaire, charbon, gaz, ...) : environ 0,06 $ CAN au Québec, (un des moins cher, voire le moins cher du monde grâce à leur production hydroélectrique), 0,15 $ en France, 0,25 $ au Japon, etc. Le prix cible est donc celui qui rend la solaire photovoltaïque compétitif et même susceptible de rendre inutiles les sources fossiles et nucléaires, voire les réseaux de distribution classiques, sous réserve de disposer des surfaces nécessaires pour le déployer.

Prix du kWh

Le prix du kWh produit par un équipement solaire, actualisé sur la durée de vie de l'équipement, peut s'estimer à partir de trois paramètres :

• le prix d'achat de l'équipement, en euros par W de puissance crête (Wc)
• la productivité (en kWh produit par Wc par an), en fonction de l'insolation du lieu
• la dépréciation annuelle du capital. Pour ce paramètre, on utilisera 10% (correspondant, par exemple, à des frais de fonctionnement et maintenance de 1%, une actualisation financière de 4%, et un amortissement du matériel sur 20 ans soit 5%).

On obtient alors une formule assez simple, puisque une installation qui aurait couté 1 € par Wc et produisant 1 kWh par an et par Wc aurait alors un coût de base de 0,1 € par kWh, le prix du kWh étant ensuite proportionnel au prix d'achat (e.g., le triple si l'installation a couté 3 € par Wc) et inversement proportionnelle à la productivité (p.ex., la moitié si l'installation produit 2 kWh par Wc et par an, le double si elle ne produit que 0,5 kWh par Wc et par an).

Ainsi, en Belgique où on peut tabler sur une installation à 6 € par Wc (installation domestique) et une productivité de 0,9 kWh par Wc (Cf. supra), le kWh photovoltaïque revient à 0,1 x 6 / 0,9 = 0,67 €. La même installation dans les meilleurs conditions possibles (dans le désert d'Atacama) produirait un kWh à 0,25 €.

Prix de vente de l’électricité

En France, l’arrêté du 10 juillet 2006 fixe « les conditions d'achat de l'électricité produite par les installations utilisant l'énergie radiative du soleil ». Le tarif (en centimes €/kWh hors TVA) est calculé à partir d’autres variables. L’article 2 donne les principales caractéristiques du contrat d’achat :

• nombre et type de générateurs ;
• puissances (puissance crête installée et puissance électrique active maximale de fourniture)
• productibilité moyenne annuelle estimée  ;
• fourniture moyenne annuelle estimée ;
• tension de livraison.

Comparaison du prix de l'électricité photovoltaïque avec le prix d'autres énergies

Bilan énergétique (de la fabrication au recyclage)

D'après l'EPIA (Association Européenne de l'Industrie du Photovoltaïque), sous la latitude de Lyon, un panneau solaire restitue en deux ans et demi l'énergie qui a été nécessaire pour sa fabrication. Cette association a mis en place une organisation qui prépare le recyclage des panneaux en fin de vie : pvcycle

Les panneaux ayant une durée de vie supérieure à vingt-cinq ans, la plupart des panneaux installés maintenant ne seront pas recyclés avant 2035.

On trouve des temps retours énergétiques entre 1,9 et 4,0 années