Une transition technologique s'est amorcée sur le marché des panneaux solaires. A côté des panneaux en silicium cristallin, des technologies prometteuses à base de couches minces apparaissent. Ces nouveaux panneaux ont un énorme potentiel et pourraient s'emparer d'une part importante du marché solaire (de 223 milliards de dollars en 2025).

Points principaux

  • En 2050, la production d’énergie solaire représentera 40% ou plus de la production totale d’énergie.
  • L’installation de panneaux solaires s’accélère mais devra s’accélérer davantage pour atteindre cet objectif, en multipliant par plus de trois les installations existantes d’ici 2030, et par un investissement supplémentaire de 27’000 milliards de dollars d’investissements d’ici 2050.
  • Les panneaux solaires en silicium cristallin ont une efficacité limitée, et le monde est dépendant de la production de silicium de la Chine.
  • Les films photovoltaïques deviennent compétitifs. Leur efficacité et leur coût dépasseront les technologies à base de silicium pur et pourront être produits partout sur la planète.
  • De nombreuses technologies sont en cours de recherche et de développement et offriront de nombreux nouveaux usages, allant des tuiles solaires aux installations spatiales.
  • Le tellurure de cadmium (CdTe) est la technologie la plus mature déjà installée; les films pérovskites sont en cours de développement mais sont déjà utilisés en tandem avec des cellules en silicium.
  • Des recherches intensives, ainsi que l’aide du ministère américain de l’énergie, de l’American Solar Energy Society, et d’autres acteurs sur la planète, permettront d’accroître les performances et la part de marché du film mince.
  • Le marché des films photovoltaïque devrait afficher un taux de croissance annuel composé d’au moins 19% entre 2020 et 2030.
  • Nous sommes exposés depuis longtemps à ces technologies dans notre portefeuille « Sustainable Future » et nous suivons de près toutes les évolutions.

Le solaire est resplendissant

En avril 2022, le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) a publié un nouveau rapport renforçant l’importance de la décarbonisation pour résoudre les problèmes climatiques. Selon ce rapport, nous devons réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES), diminuer la production de pétrole, de gaz et de charbon plus rapidement que prévu, et augmenter considérablement la production d’énergie renouvelable (voir graphique ci-dessous). Toutes les études prospectives sur l’approvisionnement énergétique à l’horizon 2050 montrent que l’énergie solaire sera la principale source d’énergie, représentant plus de 40% de l’approvisionnement énergétique total.

2022.06.23.power

L’installation de panneaux solaires tourne an marathon

Aujourd’hui, les panneaux solaires en silicium cristallin sont parmi les solutions renouvelables les moins chères, faciles à fabriquer et à installer. Ils peuvent être installés sur de petites surfaces sur les toits des maisons individuelles ou dans des centrales solaires à grande échelle. Techniquement, de nombreux endroits dans le monde pourraient accueillir de grandes fermes solaires (par exemple, les déserts), puis l’électricité pourrait être distribuée à d’autres pays. La situation géopolitique actuelle met en évidence le besoin d’autonomie énergétique, d’où la nécessité d’installer la production d’énergie solaire localement dans la plupart des pays. Les investissements dans le solaire restent donc importants.

  • En 2020, la capacité solaire photovoltaïque (PV) cumulée mondiale s’élevait à 773GW, dont 144GW ont été installés cette même année, pour un investissement de 149 milliards de dollars.
  • Un record historique a été établi en juin et juillet 2021: l’énergie solaire a représenté 10 % de la consommation totale d’énergie de l’UE.

Cependant, pour répondre aux exigences de l’objectif climatique, l’Agence internationale pour les énergies renouvelables (IRENA) a calculé que 27’000 milliards de dollars d’investissements doivent être ajoutés d’ici 2050, ce qui représente 794 milliards de dollars par an, à comparer aux 149 milliards de dollars investis en 2020: une croissance énorme est donc à venir. Environ 3’000 GW doivent être installés d’ici 2030 et 20’000 GW d’ici 2050, ce qui représente un TCAC minimum de 14,5% pour la période 2020-30.

Les panneaux solaires en silicium cristallin sont peut-être trop encombrants pour la course!

Les panneaux solaires en silicium cristallin sont des modules lourds et de grande taille, mesurant 1,5 mètre carré ou plus. Ils sont installés sur les toits des habitations ou couvrent des hectares de terrain dans le cas d’une installation à grande échelle. À titre de référence, les plus grandes centrales solaires ont une puissance d’environ 6 GW (soit un peu plus qu’un réacteur nucléaire typique en termes de production d’énergie) et couvrent des centaines de kilomètres carrés.

  • En Chine, un projet photovoltaïque de 5,1 GW est exploité dans le comté de Gonghe, dans la préfecture de Hainan (Qinghai.) La centrale a été agrandie au fil des ans et couvre désormais 220 kilomètres carrés. L’énergie est acheminée vers Pékin par 1 000 km de lignes de transmission.
  • Un projet photovoltaïque de 6,6 GW est exploité à Phalodi, au Rajasthan, en Inde.

Pour atteindre les objectifs de 2050, en supposant l’utilisation des panneaux disponibles aujourd’hui, une surface d’environ 0,5 à 1 million de kilomètres carrés serait nécessaire. Cette vaste surface est l’équivalent de la France et de l’Allemagne, couvertes de panneaux solaires et donc inutilisables pour autre chose. Vu sous un autre angle, c’est juste un dixième de la superficie du Sahara.

Même si cela est théoriquement faisable dans une perspective globale, en supposant que tous les pays puissent participer et partager l’espace et la transmission de l’énergie, la situation est beaucoup plus complexe lorsqu’on essaie d’assurer l’autonomie énergétique de chaque pays. Pour cela, il faut que les technologies de l’énergie solaire s’améliorent de manière significative et génèrent de l’énergie solaire sur une surface aussi limitée que possible. Mais le rendement des cellules en silicium cristallin pur s’approche déjà de sa limite théorique. Cette technologie peut obtenir quelques légères améliorations, mais il faut faire mieux.

La dépendance de la Chine

Le silicium cristallin est principalement produit en Chine : alors que la production mondiale de silicium en 2021 était de 8,6 millions de tonnes, 70% provenait de Chine. Pour le polysilicium, 93% de la production est dédiée aux panneaux solaires, et la part de production de la Chine est de 96%.

La dépendance à l’égard de la Chine est importante. L’ensemble du secteur solaire est donc également soumis aux tensions géopolitiques et aux tarifs douaniers. A contrario, les films minces nécessitent moins de matériaux et d’énergie pour être produits, de sorte que l’impact des coûts de fabrication ne devrait pas créer d’écarts de compétitivité significatifs entre les pays.