Zoom sur le module solaire à ossature bois du CEA-INES, avec un bilan carbone de 313 kgCO2eq/kW

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Des chercheurs de l’INES (Institut national de l’énergie solaire), une division du Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), ont publié dans Progress in Photovoltaics un article intitulé « Conception pour l’environnement : SHJ module with ultra-low carbon footprint » décrivant les caractéristiques techniques de leur prototype à l’échelle industrielle d’un module à hétérojonction silicium (SHJ).

« Le texte donne tous les détails techniques et les résultats complémentaires », a déclaré l’autrice Timea Béjat à pv magazine. La chercheuse souligne que l’un des principaux résultats de la recherche était qu’en optimisant les paramètres techniques et en sélectionnant des matériaux existants respectueux de l’environnement, l’équipe a pu « mettre au point un module photovoltaïque éco-conçu à très faible empreinte carbone » et a montré l’importance de trouver un compromis entre l’optimisation de l’impact sur l’environnement et les performances et la durabilité du module.

Les scientifiques ont pour cela construit le panneau sur une ligne pilote du CEA-INES. Ils ont utilisé des plaquettes de Czochralski M2 de 130 μm, un dépôt en phase vapeur et de l’oxyde conducteur transparent sur les deux faces dans une conception à 6 busbars, durcie à 200 °C pendant 15 minutes.

Plaquette amincie, encapsulant thermoplastique et backsheet sans fluor

« Pour un module photovoltaïque standard, nous identifions les principales étapes à améliorer afin de réduire son empreinte environnementale, a déclaré l’équipe de recherche. Cela nous a permis de nous attaquer aux composants ayant le plus d’impact sur l’empreinte carbone, à savoir la plaquette, la feuille de verre avant et le cadre en aluminium ».

Au niveau des cellules, les universitaires ont ainsi réduit l’épaisseur des plaquettes, qu’ils affirment avoir acquises par l’intermédiaire de la « chaîne de valeur européenne ». La métallisation et l’interconnexion des cellules ont été optimisées pour réduire la consommation d’argent. Pour le module, ils ont utilisé une approche d’éco-conception ce qui signifie qu’ils ont choisi un encapsulant thermoplastique, une backsheet sans fluor et une vitre avant mince pour faciliter le recyclage. En outre, l’utilisation d’une charpente en bois au lieu de l’aluminium a permis de réduire l’empreinte carbone de plus de 50 à 60 kgCO2eq/kWc, notent les chercheurs, qui soulignent toutefois que la qualification complète de ce type de matériau de charpente n’est pas achevée.

« La combinaison de ces innovations nous a permis de réaliser un module recyclable de 566 W utilisant une interconnexion en tuiles, des cellules d’une efficacité moyenne de 22,57 % avec une empreinte carbone de 313 kgCO2eq/kWc. Ce bilan est meilleur que celui des modules conventionnels actuels, qui, selon l’équipe, oscille entre 700 kgCO2eq/kWc et 800 kgCO2eq/kWc. Il serait également inférieur à celle des produits des « fabricants pionniers » qui ont réalisé des modules de moins de 450 kgCO2eq/kWc, tels que le Coréen Qcells, le Belge Bisol, le Singapourien REC et les fabricants chinois JinkoSolar, Trina Solar et Huasun, comme l’indique l’équipe de recherche dans une liste non exhaustive.

Les travaux futurs viseront à améliorer les performances et à réduire la consommation de matériaux, tels que l’argent, tant au niveau des cellules que des modules, ainsi qu’à intégrer des matériaux recyclés à tous les stades de la chaîne de valeur, selon l’équipe. L’équipe prévoit également d’étudier des matériaux alternatifs pour la feuille arrière, sans aluminium ni fluor, et de travailler à l’établissement de la fiabilité du matériau d’encadrement alternatif.

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