En 2022, le solaire photovoltaïque a dépassé le seuil symbolique du térawatt (TW) de puissance installée dans le monde. Atteignant, plus précisément, 1,185 TW, selon le rapport du programme Systèmes photovoltaïques de l’Agence internationale de l’énergie (AIE). Cette même année, 240 gigawatts (GW) ont été installés, dont 106 GW rien qu’en Chine, qui reste le leader incontesté, devant l’Union européenne (38,7 GW) et les États-Unis (18,6 GW). Un volume global qui a progressé de 45% par rapport à 2021 et qui devrait croître à peu près autant en 2023, selon SolarPower Europe. La croissance continuerait au rythme moyen de 16% par an d’ici à 2026. L’AIE, elle, table plutôt sur 12%.
Le photovoltaïque a le vent en poupe, et pas seulement en termes de puissance. D’après la Global electricity review, publiée en 2023 par le think tank Ember, la quantité d’électricité produite à partir du Soleil a bondi de 24% entre 2021 et 2022, le solaire ayant enregistré pour la dix-huitième année consécutive la plus forte croissance de toutes les sources d’électricité. À plus long terme, d’après le scénario «Net zero by 2050» (qui vise à atteindre la neutralité carbone à l’horizon 2050) de l’AIE, le solaire devrait être, en 2030, la première source d’électricité dans le monde, au coude-à-coude avec l’éolien. Tous deux devraient ensuite creuser l’écart avec les autres technologies jusqu’en 2050, grâce, côté solaire, à un rythme de croisière de 630 GW d’installations annuelles. «Le photovoltaïque a un boulevard devant lui», résume Pierre-Jean Ribeyron, le responsable de l’offre technologique au CEA-Liten.
autoroute pour Le silicium
Ce futur déploiement massif repose principalement sur l’arrivée à maturité de technologies de cellules à base de silicium bien plus performantes que les précédentes : le TopCon et l’hétérojonction. Elles prendront le relais de la technologie Perc, dominante jusqu’à présent. Le silicium, qui règne sur le photovoltaïque en représentant près de 95% des cellules du marché, restera le matériau roi de l’expansion du solaire. «Il faut imaginer qu’en cinquante ans, le rendement des cellules solaires à base de silicium a été multiplié par 3, et leur coût divisé par 50, souligne Pierre-Jean Ribeyron. On a aujourd’hui une autoroute pour le silicium, qui va, au cours des dix prochaines années, incontestablement dominer l’industrie et accompagner la montée en puissance du photovoltaïque en termes de production.»
D’autres technologies, encore à l’ombre du silicium et souvent destinées à des usages différents, tentent cependant de se faire une place au soleil. Il s’agit en particulier des cellules à couches minces à base de tellurure de cadmium (CdTe), qui présentent l’avantage d’être flexibles et ultralégères. «Il y a, à une échelle industrielle non négligeable, une filière de cellules à couche mince à base de tellurure de cadmium. L’entreprise américaine First Solar représente 4% du marché», détaille Stéphane Collin, directeur de recherche au CNRS, responsable du programme sur le photovoltaïque III-V à l’Institut photovoltaïque d’Ile-de-France (IPVF). Il faut y ajouter les cellules multijonctions à base de semi-conducteurs III-V, destinées au spatial et caractérisées par leur très haut rendement et leur prix élevé, et les cellules organiques, dont au moins une couche est constituée de molécules organiques.
Quasi-monopole chinois
Qui fabriquera les modules nécessaires au déploiement du solaire ? La Chine, qui a laminé les filières européenne et américaine en moins d’une décennie, a bâti un quasi-monopole industriel. En 2021, selon l’AIE, elle a produit 79,4% du silicium polycristallin utilisé dans le monde, 96,8% des wafers, 85,1% des cellules et 74,7% des panneaux. Mais l’augmentation massive attendue de la demande ravive l’espoir d’un second souffle pour la filière européenne.
D’autant plus, qu’après avoir chuté drastiquement en volume entre 2011 et 2017, le marché du photovoltaïque en Europe s’envole depuis 2019. Dépassant les prévisions, avec plus de 41 GW supplémentaires, les nouvelles installations ont augmenté de 47% entre 2021 et 2022, après une progression de 42% entre 2020 et 2021, selon SolarPower Europe. «Les prix élevés du marché de l’électricité et la volonté européenne de retrouver une souveraineté énergétique ont accéléré le déploiement», explique Gaëtan Masson, corédacteur du rapport de l’IEA-PVPS et président de l’Institut Becquerel, société de conseil belge spécialisée dans le solaire photovoltaïque.
L’innovation, atout de l’Europe
La Commission européenne a lancé fin 2022 l’Alliance de l’industrie solaire photovoltaïque, avec pour objectif l’implantation d’une chaîne de valeur complète, des matières premières au recyclage, qui devrait atteindre une capacité de production annuelle de 30 GW d’ici à 2025. D’après Karine Vernier, la directrice générale de la branche française d’EIT InnoEnergy, société européenne soutenant la création d’entreprises des énergies renouvelables, qui pilote l’Alliance, «il faut à la fois recréer une industrie productive et établir les conditions réglementaires d’un marché en Europe. Et il faut des clients pour que la production européenne soit achetée et installée sur notre continent. Ces trois défis sont à relever en parallèle.»
Les projets de gigafactories solaires fleurissent un peu partout sur le Vieux Continent, et notamment en France. L’Europe peut aussi compter sur ses chercheurs, très dynamiques dans le domaine. «Nous avons des organismes de recherche de premier ordre, comme l’IPVF, le CEA, un institut Fraunhofer en Allemagne. Le point fort de l’Europe est vraiment là : de la belle science, de belles compétences, des résultats, et une reconnaissance à travers le monde», s’enthousiasme Karine Vernier. Selon Gaëtan Masson, la carte à jouer est celle de l’innovation technologique, de la «recyclabilité et de la consommation des matériaux, deux secteurs dans lesquels les Européens sont très bons». Et deux domaines qui risquent de devenir rapidement centraux, pour s’assurer que l’énergie solaire reste verte, même déployée à grande échelle.
IT
Les gigafactories solaires investissent le sol français
L’usine de Carbon Solar [vue d’artiste] maîtrisera toutes les étapes de la production de panneaux photovoltaïques. © Carbon Solar
Holosolis et Carbon Solar vont lancer deux projets de gigafactories solaires en France, qui devraient voir le jour dans les années à venir. Le premier, un consortium européen porté par EIT InnoEnergy, a annoncé en mai l’implantation à Hambach (Moselle) d’une usine d’une capacité de production de 5 gigawatts (GW). Elle sera opérationnelle à partir de 2025 et atteindra sa pleine puissance en 2027, avec 10 millions d’unités par an. «Nous envisageons de rendre énergétiquement indépendants 1 million de foyers par an», indique Jan Jacob Boom-Wichers, le PDG d’Holosolis.
De son côté, Carbon Solar, dont l’usine sera installée fin 2025 ou début 2026 à Fos-sur-Mer (Bouches-du-Rhône), ambitionne de maîtriser toute la chaîne de valeur de la production de modules photovoltaïques, de la croissance des lingots de silicium monocristallins à l’assemblage des panneaux. Son objectif : fabriquer 25 km2 de cellules solaires pour une capacité de 5 GW par an. Et l’entreprise n’envisage pas de s’arrêter en si bon chemin : elle prévoit déjà d’ouvrir quatre usines supplémentaires d’ici à 2030.
