L R AS Publié le mardi 26 novembre 2019 - n° 299 - Catégories : Regard sur le PV

Regard sur la technologie photovoltaïque actuelle

La technologie actuelle est en période de mutation.

Le monocristallin s’impose

Le type P est en fin de vie

La production de cellules de type N augmente constamment sans être massive. La recherche s’intensifie

Les panneaux bifaces

La taille des cellules

Et demain ?

Le texte

Les acheteurs ont les yeux rivés sur l’évolution des prix des panneaux. Ils font attention à la tendance en scrutant les motifs qui pousseraient les installateurs à s’approvisionner. Ils essaient de percevoir la quantité de fabrication pour essayer de déceler s’il vaut mieux acheter aujourd’hui ou demain, ou encore s’il faut acheter tel ou tel panneau.

Les fabricants eux ont une autre position. Il leur faut examiner les productions de leurs confrères, et essayer d’être dans la course en proposant les produits les plus performants ou annoncés comme tels. Leur comportement est bien différent. Bien évidemment, ils surveillent les prix, mais ce n’est pas leur préoccupation première. Ils veulent rester dans la course technique en proposant les produits ayant la plus grande puissance ou ayant la technologie la meilleure.

La période actuelle d’un point de vue technique est assez confuse. Ou plutôt la technologie est en période de mutation.

Le multicristallin a vécu, éliminé par le monocristallin. Certes, des tenants de cette technologie résistent, mais le prix des plaquettes, des cellules et des panneaux a tellement reculé, que les fabricants de multicristallin ne gagnent plus grand chose sur leur production. Les stocks de multicristallin s’accumulent, alors que les acheteurs sont passés au monocristallin. C’est cette évolution que LONGi et Zhonghuan ont joué en lançant des programmes de production de plaquettes particulièrement audacieux : il leur fallait être les premiers à avoir une capacité particulièrement soutenue pour envahir le marché et placer le multicristallin aux oubliettes.  En 2020, le multicristallin ne représentera plus que 20 % des expéditions, essentiellement acquises par les Indiens, qui recherchent les produits bon marché.

Le monocristallin s’impose

Surtout le monocristallin de type P PERC. Cette technologie est dominante actuellement. Elle est l’aboutissement de la technologie de type P. Depuis l’élimination des taïwanais comme gros producteurs de cellules, un certain nombre de sous-traitants chinois se sont spécialisés dans la production en série de ce type de produit. Ils les fournissent aux grands fabricants qui peuvent alors se préoccuper de la suite, c’est à dire de la technologie qui suivra, sans être obligés d’investir eux-mêmes dans les équipements correspondants. Ces sous-traitants fournissent des cellules à très bas prix car ils ne font que produire et n’ont aucune autre structure (commerciale, de R & D, …). Pour l’instant, ils répondent à un besoin, celui de produire en très grande série. C’est que les grands producteurs de panneaux ont l’esprit ailleurs.

Le type P est en fin de vie.

Seulement, on ne connait pas la technologie qui va s’imposer. On pense que ce sera le type N, car il permet d’évoluer notamment vers l’hétérojonction. Pour le moment, la cellule P et la cellule N ont approximativement la même efficacité de conversion en laboratoire, mais alors que celle du type P a été constamment améliorée et perfectionnée au cours de ces dernières années pour arriver autour de 23 % à 25 %, celle de type N est encore mal connue. Elle fait l’objet de nombreuses recherches pour déterminer le moyen d’améliorer son taux de conversion qui s’établi à 24 % environ actuellement. On croit pouvoir porter ce taux à 28 % et peut-être à 30 %, mais il faut découvrir comment y parvenir. Le gros avantage de la cellule N par rapport à la cellule P est qu’elle tient beaucoup mieux à la chaleur de l’été, notamment lorsqu’elle est installée sur les toits. Seulement, elle n’est pas encore produite en assez grande série pour être moins chère que la cellule P.

On ne part pas de zéro puisque LDK ou LG Electronics ont lancé depuis une décennie des productions de cellules N. Les précurseurs Sanyo, SunPower, REC Solar …avaient utilisé des cellules N pour fabriquer des panneaux à hétérojonction qui parvenaient à des taux de conversion de 24 à 25 %. Seulement, ces panneaux étaient beaucoup plus chers que les panneaux de type P car leur production se faisait en petite série : les cellules étaient deux à trois fois plus chères que les cellules de type P.

Le taux de conversion des panneaux utilisant des cellules monosilicium de type P montant constamment, a dévalorisé les produits utilisant les cellules N. Ceci explique les difficultés de Sunpower.

La production de cellules de type N augmente constamment sans être massive. La recherche s’intensifie

A partir du moment où l’ensemble des fabricants se tournent vers les cellules de type N, celles-ci bénéficient de prix de production bien plus faibles. On peut alors examiner comment améliorer leur taux de conversion. On est dans cette période de la technologie. Tous les grands fabricants mènent leurs propres recherches car celui qui aura mis au point un procédé de fabrication peu cher et surtout performant, deviendra le n°1 dans le monde !

En attendant, les fabricants de cellules essaient d’adapter la technologie du type P au type N, d’où les procédés monosilicium N-PERT (assez proche du monosilicium P-PERC). D’autres cherchent avec le procédé TOPCon à éviter de passer à l’hétérojonction. Trina Solar vient d’annoncer avoir atteint 23,2 % sur la face avant d’une cellule i-TOPCon de type N. On est encore au niveau du taux de conversion de celui du mono-Si P PERC.

Depuis plusieurs années, LONGi a lancé un des plus importants programmes de recherche de la profession si ce n’est le plus important (en 2018, il aurait atteint 5,5 % de son chiffre d’affaires). Mais ce groupe a l’inconvénient d’avoir scindé son activité entre d’une part le silicium et les plaquettes (LONGi Green Energy) et d’autre part le fabricant de panneaux (LONGI Solar), ayant ainsi quelque peu négligé la production de cellules. Or, c’est là que se trouve une partie de l’amélioration du taux de conversion. Les autres fabricants restent silencieux sur leurs travaux et encore plus sur le succès de leurs recherches.

 On peut penser qu’Aiko Solar qui occupe une place centrale de fabricant de cellules, cherche avec frénésie comment augmenter le taux de conversion des cellules.

Parmi ceux qui se sont manifestés, JinkoSolar (le n°1 mondial) est peut-être la société la plus capable d’améliorer sensiblement le taux de conversion des cellules de type N. La société est restée présente sur les quatre étapes de production d’un panneau (le silicium, les plaquettes, les cellules et les panneaux). Elle a une capacité de production de 10 à 20 GW selon les étapes, mais l’important est qu’elle peut analyser les différents stades de production et faire des essais, des tests et des tâtonnements.

 

.

Les panneaux bifaces

C’est lors de cette période charnière entre la technologie de cellules P et de cellules N qu’ont émergé à la fois les panneaux bifaces et les tailles de cellules. N’ayant pas grand-chose à annoncer, les fabricants ont cherché à occuper la scène médiatique en annonçant l’intérêt des panneaux bifaces. Les changements d’équipement de production étant mineurs, tous les fabricants ont converti leurs lignes de production et ont tous affirmé avec un bel ensemble que deux faces de production d’énergie étaient plus productives qu’une seule face. Comme en plus le panneau biface est quasiment au même prix que le panneau uniface, pourquoi se priver ? surtout si le premier serait (mais c’est à confirmer) 5 % à 15 % plus productif que le second. La logique de cette affirmation est imparable. Seulement, personne n’a pu prouver que cela était vrai, malgré de multiples essais, recherches et tests. Chacun est resté silencieux devant les résultats de ses tests, ce qui signifie que l’apport supplémentaire est faible ou nul. Seulement comme cela ne coûte pas plus cher d’installer des panneaux bifaces, leur succès est assuré. Seul LONGi a fourni deux résultats d’expérimentation favorables aux panneaux bifaces, mais il est allé chercher ses résultats le long de l’équateur, là où le soleil est le plus à la verticale et où il peut y avoir réverbération.

La taille des cellules

Pour meubler « le trou de l’information » sur la technologie du fait du passage du type P au type N, au 2ème trimestre 2019, les fabricants ont lancé une grande offensive sur la taille des plaquettes. Ils ont remarqué qu’on pouvait augmenter la puissance des panneaux qu’avec des plaquettes coupées en deux et en réduisant l’espace entre deux plaquettes. Dès lors, chaque fabricant y est allé de la taille de ses plaquettes, en abandonnant la taille auparavant standard de 156,75 mm (format M2). Seulement, les lignes de production actuellement ne peuvent pas absorber des dimensions supérieures à 158,75 mm sans être changées. Alors certains fabricants sont restés à la plus grande taille possible, la M4, pour les équipements actuels, soit 158,75 mm. D’autres plus ambitieux tels que LONGi préconisent la taille de 166 mm de côté (appelée M6). Quasiment, le lendemain, le second fabricant mondial de plaquettes, Zhonghuan, affirmait sa préférence pour une taille de 210 mm de côté. L’industrie photovoltaïque est désormais tiraillée entre plusieurs tailles de plaquettes, chacun affirmant que son choix est le meilleur. Ceci occupe la galerie tant que les recherches sur l’augmentation du taux de conversion des cellules N et de l’hétérojonction n’auront pas abouti.

Là encore les incertitudes sont nombreuses. LONGi affirme que le procédé de l’hétérojonction (tout comme le procédé TOPCon) ne s’imposera jamais au cours des trois prochaines années car elles resteront trop chères par rapport aux cellules monosilicium PERC.

Et demain ?

Reste l’irruption probable, à une échéance indéterminée (probablement au terme de plusieurs années) de la pérovskite et des cellules tandem (composé d’une partie au silicium cristallin, et d’une partie à la pérovskite afin d’élargir le spectre de la lumière capturée). Bien que quelques rares fabricants envisagent de lancer une production dont le plus connu est Oxford PV, il faudra attendre plusieurs années avant que ce nouveau matériau ne soit d’usage courant.

L’évolution technologique est rapide et rebat constamment les cartes. Il suffit qu’une décision malheureuse pour faire perdre beaucoup de temps et d’argent. Alors, le leader dégringole de sa position. Cela ne se récupère pas. C’est le lot de toute entreprise technologique de pointe que de passer de la lumière à l’ombre

S'inscrire à la newsletter "Le Fil de l'Actu"