Les cellules photovoltaïques ont connu trois générations de développement technologique :
Première génération : Technologie du silicium cristallin
Elle est basée sur le silicium comme matériau de base et intègre des technologies telles que BSF, PERC, TOPCon, HJT et IBC.
Deuxième génération : Technologie des couches minces
Représentées par des matériaux comme le séléniure de cuivre, d'indium et de gallium (CIGS), le tellurure de cadmium (CdTe) et l'arséniure de gallium (GaAs), les cellules à couches minces peinent à concurrencer le silicium cristallin en raison de leur moindre rendement et de leurs coûts élevés (plus de 2 milliards de dollars par GW investi). Actuellement, leur part de marché est inférieure à 5 %.
Troisième génération : Cellules solaires pérovskites et organiques
Dominée par les cellules solaires à pérovskite, cette génération a connu un développement rapide ces dernières années. Elle est considérée comme une technologie prometteuse qui pourrait surpasser les cellules en silicium cristallin et constituer la prochaine avancée majeure dans le domaine du photovoltaïque.
Progrès en matière d'efficacité de conversion des cellules photovoltaïques
Comparées au silicium cristallin, les cellules pérovskites offrent un rendement théorique supérieur et des coûts de production inférieurs. Les cellules pérovskites à simple jonction et en tandem présentent des rendements théoriques respectifs de 33 % et 45 %, dépassant ainsi les performances du silicium cristallin. Sur le plan économique, le coût à long terme des modules pérovskites à simple jonction est estimé entre 0,5 et 0,6 RMB/W, nettement inférieur à celui du silicium cristallin, ce qui en fait un axe de développement majeur pour l'avenir du photovoltaïque.
Bien que les cellules pérovskites soient encore au stade préliminaire de leur industrialisation, les entreprises spécialisées dans le silicium cristallin et amorphe investissent activement dans ce secteur. Diverses sources de capitaux ont également fait leur entrée sur le marché, alimentant un intérêt généralisé et accélérant la commercialisation.
Défis et voie vers la commercialisation
Les cellules pérovskites sont confrontées à des défis liés à leur stabilité et à leurs procédés de fabrication, défis qu'il est indispensable de relever pour parvenir à une production à grande échelle. Les lignes de production pilotes actuelles sont encore en phase d'essais. Les principaux obstacles consistent à améliorer la stabilité et le rendement de conversion grâce à des matériaux et des procédés plus performants. Des innovations clés, telles que des matériaux résistants à l'humidité et aux gaz, des additifs pour renforcer la stabilité, des couches de passivation et des équipements de pointe, sont essentielles pour surmonter ces obstacles. Les avancées dans ces domaines favoriseront l'adoption par l'industrie, les systèmes photovoltaïques distribués et les produits grand public constituant probablement les premières applications.
Cellules tandem : la clé d'une efficacité accrue
Comparées aux cellules à simple jonction, les configurations tandem offrent un rendement supérieur. Parmi celles-ci, les cellules tandem à quatre bornes silicium-pérovskite progressent plus rapidement vers la commercialisation grâce à leur structure simplifiée et aux gains de rendement qu'elles apportent aux cellules en silicium cristallin. Les cellules tandem à deux bornes, bien que plus complexes, simplifient la structure et sont mieux adaptées à la technologie HJT. Les cellules tandem entièrement en pérovskite représentent la solution optimale, offrant un rendement encore plus élevé et des coûts réduits.
Compétition et collaboration
Les pionniers du silicium amorphe, tels que GCL Optoelectronics, Xinnano et Microquanta, ont ouvert la voie au développement de la pérovskite, avec pour objectif de pénétrer le marché du photovoltaïque grâce à cette nouvelle technologie. Parallèlement, les entreprises traditionnelles du silicium cristallin sont entrées dans la course un peu plus tard, en se concentrant sur les technologies tandem pour améliorer l'efficacité des cellules en silicium cristallin existantes.
Les entreprises spécialisées dans le silicium amorphe sont confrontées à des contraintes financières et pourraient accélérer le développement de cellules tandem à quatre bornes afin d'obtenir des retours sur investissement plus rapides. À l'inverse, les entreprises du silicium cristallin sont susceptibles d'acquérir des sociétés innovantes dans le domaine de la pérovskite afin d'intégrer leurs avancées, ce qui entraînera une consolidation du secteur.
Malgré leur concurrence, les entreprises spécialisées dans le silicium cristallin et amorphe partagent un objectif commun : faire progresser l’industrialisation de la technologie pérovskite. Les efforts de collaboration devraient prédominer à court terme, les deux parties œuvrant à exploiter pleinement le potentiel des applications de la pérovskite dans le secteur photovoltaïque.
