Le CEA met au point le Photosil, un silicium bas-coût

Les chercheurs du CEA tentent actuellement de franchir la barre fatidique de l’euro par watt à l’échelle du module photovoltaïque et des deux euros par watt installé (prix d’investissement du système Photovoltaïque).

Pour y parvenir, deux solutions s’offrent à eux : augmenter les rendements de conversion des cellules photovoltaïques (c’est-à-dire leur capacité à récupérer et transformer la lumière reçue en électricité) et développer des processus de fabrication moins onéreux. Il est également nécessaire de réduire la contrainte liée au caractère aléatoire et intermittent de la production.

La production de silicium a du mal à suivre en raison de la mise en place insuffisante de capacités de production.

Les procédés de purification classiquement employés posent en outre des difficultés tant en termes de coût que d’énergie consommée. Entre début 2007 et fin 2008, le prix du kilogramme de silicium a ainsi triplé, passant de 40 à plus de 120 euros.

Le CEA et ses partenaires académiques et industriels de l’INES ont ainsi mis au point un procédé de purification qui pourrait donner un nouvel élan au silicium cristallin, le procédé PHOTOSIL.

Aujourd’hui, le silicium utilisé dans les cellules photovoltaïques est essentiellement issu de la technique de purification développée et mise en oeuvre au départ pour l’industrie électronique. Ce silicium de qualité électronique est extrêmement pur et permet d’obtenir de très bons rendements : sur une cellule solaire monocristalline (le nec plus ultra en termes de rendement), ils peuvent ainsi monter jusqu’à 20%, et jusqu’à 17% sur un tirage polycristallin, un peu moins onéreux. Mais la contrepartie n’est pas négligeable. Outre son coût élevé, la purification du silicium de qualité électronique s’effectue au moyen de procédés chimiques relativement consommateurs en énergie et émetteurs de gaz à effet de serre, ce qui est préjudiciable au bilan carbone de la filière.

Une plaque de silicium monocristallin est composée d’un seul cristal de grande dimension. Elle est d’un bleu uniforme. Le silicium polycristallin est d’aspect bleuté également mais on distingue des motifs créés par les différents cristaux. Pour un kWattheure, la quantité de CO2 produite par ces opérations de purification est supérieure à celle qui est générée par le nucléaire.

Pour capter la lumière et produire de l’électricité, un silicium aussi pur que celui utilisé en électronique n’est pas indispensable. La solution que le CEA-Liten développe avec ses partenaires (CNRS, FerroPem, Apollon SOLAR) consiste à purifier « juste ce qu’il faut » par une voie métallurgique un silicium très bas coût employé pour réaliser des alliages métalliques ou obtenir des colles silicones.

Ce procédé original devrait permettre de commercialiser du silicium de qualité solaire à des prix beaucoup plus attractifs, d’environ 25 €/kg. Ce projet, baptisé PHOTOSIL, a été initié en 2007 et consiste à éliminer certaines impuretés notamment le bore par une torche à plasma mis au point par le CNRS.

Le CEA met au point le Photosil, un silicium bas-coût

[La purification du silicium par un procédé dit de torche à plasma]

PHOTOSIL a d’ores et déjà permis d’obtenir des résultats très prometteurs. Une étape importante a été franchie début 2008 avec la validation des différentes étapes de ce procédé dont l’étape dite « plasma » sur des lots de plus de 50 kg de silicium.

Les temps de purification du minerai de silicium ont été divisés par deux (le temps nécessaire pour éliminer le bore dans le silicium en fusion est ainsi passé à moins de 3 heures). Ce gain de temps est un élément essentiel en termes de productivité du four et par là, de viabilité économique du procédé.

  • Les niveaux de purification atteints sont satisfaisants avec des concentrations résiduelles en bore avoisinant 1 ppmw.
  • Les objectifs de prix de revient sont remplis puisque potentiellement les lingots de silicium issus de ce procédé coûtent environ deux fois moins cher que ceux de qualité électronique.
  • Le silicium obtenu grâce au procédé Photosil est parfaitement adapté au photovoltaïque avec des rendements de conversion de plus de 15% obtenus fin 2008 sur ce matériau (la cible pour être viable économiquement est un rendement de 14%).

La technologie de purification PHOTOSIL devrait permettre de faire baisser les coûts des systèmes photovoltaïques d’environ 25%. Elle devrait être très prochainement industrialisée.

         

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Bidagre

Enfin un papier objectif sur les couts du photovoltaïque ! L’introduction de ce papier, pourtant pro-PV, est sans appel : la moitié du cout provient de l’installation (electronique de raccordement + pose j’imagine). Aucune rupture technologique ne fera baisser cette part du cout. Le PV, de part sa très faible densité qui impose ces couts d’installation élevé, est limité à rester dans sa niche ! Même avec un cout des panneaux nul, le cout restera à 1€/W installé. Soit la moitié du cout du W installé nucléaire par exemple. Comme la production annuelle (Wh/W) est au mieux 5 fois inférieure aux technologies produisant de l’électricité de base traditionnelles, on imagine aisément que le PV ne sera jamais concurrentiel même produit en masse. Dommage, mais il faut etre réaliste !

Philoo

Le coût de l’installation est lui aussi réductible : de nouvelles façons de poser de nouveaux matériaux (pose en rouleau, comme de la moquette…), des surfaces plus grandes pour réduire les coûts de déplacement. Mais, bien sûr, tout travail méritant salaire, il existe des limites incompressibles, et effectivement, le solaire restera une production “de niche”. Mais son but n’est pas de remplacer le nucléaire… Pensons complémentarité !

fredhu

Merci Bidagre, vous mettez le doigt sur le fond du problème (du moins, MON problème …) On peut, la bouche en rond, se contenter d’affirmer que le solaire (ou l’éolien, ou les vagues, ou la bouse de vache) est LA solution: cela ne coûte rien en pétrole ou en nuk, DONC c’est vert et efficace. Yaka en mettre partout, yaka tout faire avec … Sauf que … c”est pas du tout réaliste. Ben oui, cela nécessite quand même une énergie et de la pollution à la production. Je ne rentre pas dans la problèmatique du coût d’installation, il s’agit au pire d’emplois, d’une part, et on payent tous les nuks (par exemple) dans notre facture,  car on a rien sans rien, d’autre part. Ensuite, de nombreux intervenants démontrent (et ils n’ont pas tort sur ce point) que le solaire SEUL (ou l’éolien, ou la bouse de vache) ne peut suffire à alimenter notre besoin en énergie. Ceci posé, vous écrivez que le solaire ne sera jamais concurrentiel … Même si on ne compte que le coût d’installation … Heu …Au prix actuel du pétrole, du gaz et de l’uranium ? Car si aujourd’hui, tout va bien Madame la Marquise, peu importe le nombre d’années avant épuisement, on parle là de ressources LIMITÉES, non ? Ok, le prix du silicium est aussi dépendant de la demande (à preuve), mais il s’agit de l’élément le plus abondant sur Terre (source: Quid 1998) … après l’hydrogène. Hop, on retourne la situation: peu importe si le matériaux X est super-abondant, s’il faut des gigawatts pour l’extraire et le transformer en truc à produire quelque kilowatts, c’est pas vraiment sensé. Problème: RIEN n’est parfait, RIEN ne peut nous amener cette énergie illimitée et propre qu’on espère (fantasme !) tous. Ok, mais on fait quoi, alors ? On construit des nuks ? Tant que la courbe de besion en énergie reste exponentielle, yapa, il en faut. On brûle du charbon ? Idem. On installe des ventilos ? Ben oui: idem. On couvre nos toits de silicium ? Idem. On essaye la bagnole à air comprimè, l’énergie des vagues, les fours solaires, l’hydrogène, et la bouse de vache ? Comme il y a BESOIN de plus en plus d’énergie, il en faut aussi !! Notons ceci: Tant que la courbe de besoin en énergie reste exponentielle, nous sommes de plus en plus obligés d’utiliser TOUS les moyens pour répondre à ce besoin! Ha ben oui, mais il y a plein de problèmes à prendre en compte: énergie grise, pollution à la production et en fin de vie, gênes paysagères, et surtout, surtout, ren-ta-bi-li-té ! Kekonfai, alors ? Je repose MA question: pourquoi ne pas mettre une toute petite partie de notre génie et de notre intelligence´à contribution pour tenter de maitriser cette courbe, et l’applatir, l’écraser, la maitriser au maximum ? Pourquoi ne pas arrêter le gâchis ? Exemple: lampes basse conso, maisons isolées et, si possible, qui sachent se chauffer quand le soleil est là, petites voitures confortables mais qui tournent avec 3 l/100. Trois postes sur lesquels vous et moi, simples citoyens, avons les moyens d’agir tout de suite: éclairage, chauffage, transport. Pas toujours évident, suivant les situations de chacun, mais la plupart d’entre nous devrait quand même avoir les moyens (intellectuels, pas uniquement financiers !) de faire le bon choix au moment de remplacer l’ampoule, le logement, le véhicule. 10% de moins consommés pour faire une MÊME chose, c’est 10% de moins à produire, non ? Et cela compte. Bref: en mon humble opinion, peu importe la manière de la produire, une énergie ne sera bien utilisée qu’au travers d’un “outil” qui en consommera moins que celui qu’il remplace. Au boulot.

fredhu

Oui, Philoo, le solaire ne remplacera pas le nuk et le charbon. … Pas du jour au lendemain, du moins. Production “de niche” ? Juste un choix: dépendre presque totalement de sources d’énergie “finies”, ou, petit à petit, se doter des moyens d’agrandir la niche”. Aujourd’hui, le solaire représente kek % (d’autres ont les chiffres exacts), comme l’éolien et le reste. Mais la recherche progresse, lentement, rien de révolutionaire. Et n’a t’il pas fallut quelques décennies et une bonne guerre et quelques expériences bien dégueulasse pour mettre au point les premières nuks ? Vous avez raison, … mais pour combien de temps ?

Nonono

Sur les coûts d’installation. Quand on remplace une toiture, on a déjà des coûts d’installation. Si les matériaux utilisés produisent de l’énergie, le coût marginal d’installation de matériaux producteurs est très faible. Donc ça vaut le coup de faire baisser les coûts de production des dits matériaux.   Sur la complémentarité, etc… Oui bien sûr vive la complémentarité. Et vive le kWh non consommé en passant directement aux diodes pour l’éclairage par exemple. J’en ai déjà vu, ça existe. A l’inverse, les petites diodes témoin qui envahissent nos appareils, elles ont une facheuse tendance à se multiplier chez moi en ce moment !!! Quant à la maison basse consommation, j’en rêve. J’ai promis que mon prochain logement le sera ; mais je ne suis pas sûr que mon porte-monnaie soit d’accord. Bon courage pour les petits pas quotidiens de chacun.

Momo

OK pour ttes ces bonnes resolutions individuelles …. Mais ne pas oublier qu’on est 80 millions d’humains supplementaires ( deduction faite des DCD …. ) chaque annee qui passe …. et pour encore un bon bout de temps ( sauf maga-cataclysme ) … Mais que cela n’empeche pas de penser et d’agir ….en restant realiste quant a l’impact tres relatif de son action sur le global …

Thomas lecetace

Bonjour, En réaction au post de fredhu “Hop, on retourne la situation: peu importe si le matériaux X est super-abondant, s’il faut des gigawatts pour l’extraire et le transformer en truc à produire quelque kilowatts, c’est pas vraiment sensé. ” Je pense qu’on ne peut baser un argumentaire sur ce type de contrevérité! Un panneaux photovoltaïque compense son empreinte Carbonne (production+transport+…) en 2 années de production d’Energie. Les panneaux étant garantis au minimum 25 ans à 80% de leur capacité initiale, on peut en conclure qu’ils produiront minimum 10 fois plus d’énergie qu’ils n’en ont consommé pour leur fabrication. De plus, le silicium nécessaire à leur fabrication peut être recyclé à un cout tout à fait abordable… et servir à re-fabriquer des panneaux neufs! Il s’agit donc bien là d’une solution d’Energie Renouvelable. Le frein au développement du marché n’est pas non plus d’ordre financier! Des entreprises proposent de vous fournir un système clé en mains, sans bourse délier… et vous payent en plus un loyer en contrepartie de ce toit gratuit! Le vrai frein au développement du photovoltaique vient de son irrégularité de puissance disponible. Le passage d’un nuage sur une grosse installation photovoltaïque (ferme solaire par exemple) peut déséquilibrer le réseau et entrainer une perte de qualité de service pour l’usager (et EDF). La solution passe donc par une multiplication des projets de petites et moyennes puissance, notamment par les particuliers qui par un simple effets statistique permet de lisser les courbes de production (le nuage couvre plusieurs fois des petites installations plutôt qu’une fois une grosse) ces centrales “diffuses” associées à des solutions de stockage d’énergie (de préférence écologique = stockage gravitaire, volants d’inerties, etc… plutôt que batteries) peuvent permettre d’assurer un potentiel énergétique fiable et réellement Renouvelable. Pour ma part, je pense que c’est un marché sensé et en train de se structurer à grande échelle.

fredhu

Mais je suis tout à fait d’accord avec vous ! Mon propos (même si je n’ai pas la place ou la manière de le rendre suffisamment précis) est de souligner, avec ces “retournements”, le fait que toute info, surtout glanée sur internet, est belle et bien … non crédible. Je n’ai, hélas, pas le temps ni la volonté de précision de noter chacune des sources que je cite. J’admets là que mon opinion ne vaut donc pas plus que celle prononcée par d’autres “hurleurs” qui assennent uniquement avec vigeur leur Vérité. Mon coup de griffe sur le coût énergétique des panneaux solaires est basé sur une lecture (encore une fois, je suis bien incapable de cité cette source, mais je me SOUVIENS) qui affirmait, chiffres à l’appui, que le panneau solaire réussissait à peine à produire plus au cours de sa vie celle dépensée pour le produire (totalité de la chaine, de l’extraction de la silice avec des camions qu’il a fallut construire, à l’enigmatique recyclage). Qui croire ? Pourquoi mon argument (hé, je n’y crois pas moi-même !) serait-il une “contre- vérité” ? Je tâche juste de faire découvrir la moins mauvaise Vérité en me faisant  l’avocat du diable ET celui des anges. Mais, en moi même, je pense que nous DEVONS exploiter cette énergie, toute imparfaite qu’elle soit. Je lis trop d’intervenants ici qui considèrent (avec leur esprit formaté à a française, où tout doit être “centralisé” ?) que le solaire, par exemple, parce qu’il est un tant soit peu abouti maintenant, va et doit de fait devenir la seule et unique source d’énergie, en nous rendant, comme des idiots, dépendants du passage des nuages … 100 % solaire ? Irréaliste, impraticable, bien sûr. Je suis certain que la majorité ici comprennent avec raison que c’est le cas, alors pourquoi crier, hurler, s’engueuler pour les quelques % de l’évidence ? Pourquoi rejeter systématiquement les “petits plus”, alors que le soucis majeur (et non abordé et non débattu, semble-t-il …) serait plutôt de vouloir “utiliser moins pour le même résultat” ? On peut avoir peur du changement. De toute facon, il va se faire, comme il s’est fait et se fait tous les jours (qui roulait en bagnole pour aller au boulot, il y a 60 ans ?) Mais personne n’OBLIGE quelqu’un à avoir un ordi et être connecté à internet, non ? Vous obligera-t-on à installer des panneaux solaires sur les toits de nos chers villages de France ? Vous obligera-t-on à rouler en MDI à air comprimé ? Les pylones à haute tensions qui quadrillent le paysage sont-ils plus ignobles que des éoliennes ? Non. Nucléaire, éolien, solaire, charbon, pétrole jusqu’au bout, … il faut de l’énergie pour répondre au besoin des 7, 8, 9 milliards d’humains que nous sommes. Basée majoritairement sur le pétrole (pratique, efficace, pas cher, … jusqu’à maintenant), notre réponse au “développement” s’est appuyée sur ce qu’il y avait de plus simple, pas nécessairement sur ce qu’il y avait de plus sensé. Nous sommes forcés à de nouveaux choix. Je souhaite seulement que nous sauront apprendre de nos erreurs, et que nous saurons mettre notre intelligence á contribution pour modérer notre besoin.

moise44

Les panneaux actuels ont un rendement tout autre. Ils “remboursent” leur empreinte carbonne en 2 ans! Et ca ce sont des chiffres actuels. Citer vos sources SVP ! Parce que 20 % de rendement en cellules monocristalline, c’est déja du militaire et / ou du spatial ! 6% du territoire français dites vous, alors il siffit de couvrir tous les toits français mais les règles d’urbanisme ne vous laisseront pas faire ! Et même si vous arrivez a compenser les nuages par le dispatching des installation, c’est quand même une energie non produite ! Et puis la nuit, vous faites comment ? Ben actuellement la solution c’est de faire couler de l’eau dans les tubnes des barrages…mais aussi de bruler du charbon, du gaz, du pétrole dans des centrales thermiques ! Parce que même si le réseau ne peut fournir, la demande elle croit ! Dans ce ce cas on achete a l’étranger ! Comme les suisses qui remontent l’eau dans leur b arrages la nuit avec l’électricité de nos centrales nucléaires … Et aussi, vous oublier que la consomation d’énergie croit de 2% par an ! Je crois aussi au solaire, et effectivement au stockage de cette energie, mais pas sous forme d’électricité, pluitot sous forme de chaleur dans un grand réservoir d’eau par exemple. je crois bien plus au solaire thermique que photovoltaïque. Si je peux conseiller un livre sur la question de l’énergie lié aussi au climat (c’est quand meme la tache de fond de l’objectif) : L’Avenir Climatique” Sans compter que dans cet article, on nous informe du fait qu’il s’agit de produire du silicium de qualité moindre que celui actuellment utilisé actuellement, et qu’il serait prduit dans des haut fournaux comme ceux qui prduisent de l’acier avec un processus particulier en plus a la sortie… Et vous n’êtes pas sans savoir que les haut fournaux sont de gros emmetteur de GES ! On ne ferait donc que déplacer le PB ! il faut tout de même rappeler qu’il s’agit d’un délai très court pour ne pas changer de climat sans pssibilité de retourt après l’emballement climatique ! Si possibilité il y avait, les lois de la physique nous diraient qu’elle serait très longue et peut etre de plus de 100 000 ans !(ce  chiffre n’a aucune valeur, car personne ne peut rien prévoir autant a l’avane bien sûr) Bonne lecture, il ne vaut pas plus de 9€ ce livre,  mais c’est une mine d’or de chiffres, de graphqiues, de réflexions sensés et argumentées qui change votre façon de voir le Pb energético-climatique. Vous aprécierez le chapitre concernant les ENR justement. Il explique les ordres de grandeurs avec brio et met face a face les avantages et inconvénients de ces solutions

moise44

Les panneaux actuels ont un rendement tout autre. Ils “remboursent” leur empreinte carbonne en 2 ans! Et ca ce sont des chiffres actuels. Citer vos sources SVP ! Parce que 20 % de rendement en cellules monocristalline, c’est déja du militaire et / ou du spatial ! 6% du territoire français dites vous, alors il siffit de couvrir tous les toits français mais les règles d’urbanisme ne vous laisseront pas faire ! Et même si vous arrivez a compenser les nuages par le dispatching des installation, c’est quand même une energie non produite ! Et puis la nuit, vous faites comment ? Ben actuellement la solution c’est de faire couler de l’eau dans les tubnes des barrages…mais aussi de bruler du charbon, du gaz, du pétrole dans des centrales thermiques ! Parce que même si le réseau ne peut fournir, la demande elle croit ! Dans ce ce cas on achete a l’étranger ! Comme les suisses qui remontent l’eau dans leur b arrages la nuit avec l’électricité de nos centrales nucléaires … Et aussi, vous oublier que la consomation d’énergie croit de 2% par an ! Je crois aussi au solaire, et effectivement au stockage de cette energie, mais pas sous forme d’électricité, pluitot sous forme de chaleur dans un grand réservoir d’eau par exemple. je crois bien plus au solaire thermique que photovoltaïque. Si je peux conseiller un livre sur la question de l’énergie lié aussi au climat (c’est quand meme la tache de fond de l’objectif) : L’Avenir Climatique” Sans compter que dans cet article, on nous informe du fait qu’il s’agit de produire du silicium de qualité moindre que celui actuellment utilisé actuellement, et qu’il serait prduit dans des haut fournaux comme ceux qui prduisent de l’acier avec un processus particulier en plus a la sortie… Et vous n’êtes pas sans savoir que les haut fournaux sont de gros emmetteur de GES ! On ne ferait donc que déplacer le PB ! il faut tout de même rappeler qu’il s’agit d’un délai très court pour ne pas changer de climat sans pssibilité de retourt après l’emballement climatique ! Si possibilité il y avait, les lois de la physique nous diraient qu’elle serait très longue et peut etre de plus de 100 000 ans !(ce  chiffre n’a aucune valeur, car personne ne peut rien prévoir autant a l’avane bien sûr) Bonne lecture, il ne vaut pas plus de 9€ ce livre,  mais c’est une mine d’or de chiffres, de graphqiues, de réflexions sensés et argumentées qui change votre façon de voir le Pb energético-climatique. Vous aprécierez le chapitre concernant les ENR justement. Il explique les ordres de grandeurs avec brio et met face a face les avantages et inconvénients de ces solutions renouvellables

enerZ

Merci de ne pas mettre d’image dans les POST… Le modérateur

moise44

dommage, cette image etait aussi un lien ! sans compter que c”st quand meme compliqué de poster sur votre site !

enerZ

Vous pouvez mettre une référence de livre si vous désirez, même sans être inscrit. Mais les liens à vocation publicitaire seront irrémédiablement effacés… 

Koko

Le cout d’installation peut-être nul ou faible si l’installation de la toiture solaire est prévu à l’origine… De toute façon le réchauffement climatique ou même la gestion des déchets nucléaires et la déconstruction des centrales ont aussi un cout non négligeable, sans compter bien sûr l’impact de l’énergie nucléaire sur l”environnement, les populations, les problèmes d’approvisionnement en combustible. Pour le stockage il y a la solution de l’hydrogène ou des retenues d’eau mais encore faut-il qu’il y ai une volonté politique importante pour qu’elle soit mise en oeuvre comme l’exemple de la construction du parc nucléaire Français 😉 .

helios

Pour rajouter une dimension au débat, je voulais ajouter en ce qui concerne l’empreinte carbone des panneaux, qu’elle dépend largement du mix énergétique du pays où ils ont été produits. Entre un panneau fabriqué en Chine à partir d’une énergie où le charbon prédomine (environ 70% de la production électrique assurée par des centrales au charbon) puis importé en Europe et un autre fabriqué et utilisé en France par exemple avec une électricité à 80% d’origine nucléaire le bilan carbone n’est pas du tout le même.

Pedry 003

Mon désir c’est devinir membre de la CEA. Merci

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