Avantages et inconvénients : Production d'énergie à partir de couches minces ou de silicium cristallin

L'énergie solaire est un pilier des stratégies mondiales en matière d'énergies renouvelables. Les couches minces reposent sur des cellules légères et flexibles, tandis que le silicium cristallin privilégie l'efficacité énergétique, mais nécessite des panneaux plus épais. Voici une comparaison détaillée :

I. Production d'énergie à partir de couches minces
Avantages :

1. Efficacité des matériaux et de la production

• Utilise 1 à 5 % de matériau semi-conducteur par rapport au silicium.

• Fabrication simple, faible consommation d’énergie et production continue sur de grandes surfaces.

• Substrats : Options à faible coût (verre, acier inoxydable, polymères).

2. Innovation technique

• Voies multiples : CIGS (cuivre indium gallium séléniure), CdTe, silicium amorphe.

• Les modules flexibles permettent de nouvelles applications (par exemple, surfaces courbes, appareils portables).

3. Performances en conditions réelles

• Réponse supérieure en faible luminosité (par exemple, jours nuageux, aube/crépuscule).

• Écart générationnel plus faible entre les jours ensoleillés/nuageux et le silicium.

4. Applications

• Idéal pour les centrales électriques du désert, l'intégration des bâtiments (BIPV), les abris solaires pour voitures et les « maisons solaires ».

Inconvénients:

1. Efficacité réduite

• Taux de conversion moyen : environ 8 % (contre 17 à 26 % pour le silicium).

2. Coûts initiaux élevés

• Investissement en équipement/technologie : 5 à 10 fois supérieur à celui du silicium.

3. Défis en matière de rendement

• Modules en silicium non/microcristallin : rendement d'environ 60 %.

• CIGS (niveau supérieur) : rendement d'environ 65 % (contre 95 à 98 % pour le silicium).

II. Production d'énergie à partir de silicium cristallin

Avantages :

1. Haute efficacité

• Panneaux commerciaux : taux de conversion de 17 à 26 % (monocristallin > polycristallin).

2. Technologie mature

• Processus stables, besoin minimal de mises à niveau fréquentes.

3. Équipement à haut rendement et rentable

• Rendement monocristallin : >98% ; polycristallin : >95%.

• Les équipements domestiques répondent à la plupart des besoins de production.

• Atténuation : les marques de qualité améliorent la fiabilité.

Inconvénients:

1. Risques liés à la chaîne d'approvisionnement

• Volatilité des prix du polysilicium (par exemple, 2021-2023 : les prix ont augmenté de 300 %).

2. Impact environnemental

• Production à forte intensité énergétique ; empreinte carbone élevée.

• Risque de changements de politique (par exemple, taxes sur le carbone).

3. Limitations matérielles

• Les panneaux rigides et lourds limitent la flexibilité d'installation.

Comparaison technique clé

Conclusion : compromis critiques

• Le film mince excelle en flexibilité, en faible luminosité et en esthétique, mais son efficacité et son rendement sont inférieurs. Idéal pour : l'intégration au bâtiment, les projets à espace restreint et les environnements difficiles.

• Le silicium cristallin domine en termes d'efficacité et de fiabilité, mais souffre de dégradation et de rigidité. Idéal pour : les grandes exploitations agricoles, les régions ensoleillées et les projets à coûts maîtrisés.

Valeur à long terme : bien que les couches minces aient des coûts initiaux plus élevés, leur dégradation quasi nulle (par rapport à la perte de 10 à 20 % du silicium sur 25 ans) peut offrir un retour sur investissement supérieur à la durée de vie dans les applications privilégiant la durabilité à l'efficacité maximale.

Sources des données : NREL, IRENA, EU PVSITES, Institut Becquerel.