L’INES-CEA a présenté les premiers résultats de son projet de recherche visant à diminuer la consommation d’argent dans la fabrication de modules photovoltaïques bifaciaux de technologie hétérojonction. pv magazine France a pu découvrir les prototypes du pôle de recherche solaire du Bourget-du-Lac à l’occasion d’une visite organisée par l’éco-organisme Soren qui présentait les différentes initiatives de la filière française dans l’éco-conception, le réemploi et le recyclage des panneaux solaires.
La réduction de l’utilisation de l’argent fait partie des trois axes de recherche du CEA dans l’éco-conception des modules solaires – les deux autres étant le développement de matériaux biosourcés pour remplacer les polymères et la mise au point d’outils spécifiques à la production de panneaux éco-conçus à l’échelle industrielle. Et pour cause, l’argent utilisé dans la filière photovoltaïque représentait 15 % de l’approvisionnement mondial en 2022 et la demande continue d’augmenter en même temps que les capacités de production se développent.
L’argent est un excellent conducteur et s’est donc imposé dans l’industrie solaire en contribuant largement à l’augmentation des performances des modules. Il est utilisé dans la pâte de sérigraphie des busbars et dans les interconnexions entre les cellules sur les modules.
De 35 à 3 mg/Wp d’ici 2030
La consommation d’argent des panneaux photovoltaïques bifaciaux de technologie hétérojonction est supérieure à 35mg/Wp aujourd’hui. L’objectif est d’abaisser ce chiffre à 3mg/Wp d’ici 2030. En deux ans, le CEA a réussi à atteindre les 25, puis 16 et enfin 14 mg/Wp en remplaçant la pâte d’argent par un alliage cuivre-argent. Au niveau de la cellule, ce procédé a déjà permis de baisser de 30 % les besoins en argent. Sur l’interconnexion, l’institut opère déjà des liaisons 100 % cuivre.
« Au début nous perdions 0,3 % de rendement, aujourd’hui zéro. Des tests sont en cours pour vérifier la durabilité de la performance dans le temps », explique Remi Monna, en charge des projets sur le développement des technologies de modules au CEA.
Pour arriver à ces résultats, les chercheurs ont déposés l’alliage sur les faces arrières des cellules et du panneau, ce qui permet de déposer plus de matière en surface et en épaisseur. Un moindre mal puisqu’il existe un facteur 3 de conduction entre le cuivre et l’argent…
La consommation d’argent d’un module se répartit à 25 % pour les interconnexions et à 75 % pour les cellules. « Pour atteindre l’objectif des 3 mg/Wp, on est donc obligé de passer à 100 % cuivre sur la cellule », précise le chercheur qui explique que le principal défi tient au fait que le cuivre s’oxyde.
Des équipements adaptés au nouveau procédé
Une fois matures, ces procédés d’éco-conception pourront être transférés aux giga usines européennes et notamment au projet italien 3Sun (Enel) avec lequel le CEA est associé sur la technologie hétérojonction. L’équipe explique que la solution est adaptable à la technologie TOPCon, mais nécessitera des investissements annexes pour développer les outils de production adéquats.
Le département solaire du CEA (Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives) travaille de longue date sur l’éco-conception des modules solaires. Créé en 2005, l’INES cherche aussi à développer le segment de la réutilisation et du recyclage avec une approche scientifique, technologique et à visée industrielle. Depuis 2011, il a bénéficié de 50 milliards d’euros d’investissements sur les équipements et devrait recevoir 30 milliards d’euros supplémentaires (dotation en cours) pour les adapter aux besoins des giga usines européennes.
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