L’aspect écologique des panneaux solaires a longtemps été contesté pour leur procédé de fabrication et la difficulté à les recycler à l’issue de leur durée de vie. Dans cet article, panneausolaire.com vous propose de lever le voile sur les procédés de fabrication des panneaux solaires. Terres rares, silicium ou verre, les matériaux impliqués dans la confection de ces outils vous seront détaillés. Les différences entre les capteurs monocristallins et polycristallins seront également abordées. Découvrez quel est le réel impact de la fabrication des panneaux solaires sans idées reçues.
Comment sont fabriqués les panneaux solaires ?
De nos jours, la majorité des panneaux solaires photovoltaïques sont fabriqués à partir de silicium. Ce composé chimique n’existe pas à l’état libre, mais il est présent sur Terre sous forme minérale dans le sable ou le quartz. Il s’agit du deuxième élément le plus abondant sur la planète. La première étape pour fabriquer les panneaux est la création de silicium métallurgique. Pour ce faire, il est nécessaire d’effectuer une réaction chimique appelée réduction à partir de morceaux de silice (quartz) et de bois. Ce mélange est chauffé à très haute température (environ 3000 °C) puis est purifié à 99,99%. C’est ainsi qu’est obtenu le silicium solaire qui aura la forme de cristaux.
Le produit obtenu est ensuite cuit à 1450°C pour donner des lingots de silicium. Après un retour à température ambiante, les lingots sont coupés en tranches appelées « wafers » dont l’épaisseur ne dépasse 200 microns, ce qui correspond à une feuille de papier. Les wafers sont traitées contre les reflets et obtiennent ainsi leur couleur bleue caractéristique des panneaux solaires. Cela permet également de maximiser la quantité de lumière qu’il leur sera possible d’absorber. L’étape suivante est l’ajour de phosphore ou de bore, ce qui donne lieu à des cellules qui lorsqu’elles sont exposées à la lumière du soleil, sont capables de produire de l’électricité.
Elles ne sont cependant pas encore utilisables, il est nécessaire d’imprimer un circuit électrique à la surface de la cellule afin que le courant produit soit déplacé. Les cellules sont reliées entre elles, soudées, encapsulées entre une plaque de verre et une couche de polymère puis elles sont finalement encadrées pour former le panneau solaire photovoltaïque que vous connaissez tous.
Terres rares et panneaux solaires
Les terres rares sont un groupe de 17 métaux aux propriétés exceptionnelles fortement impliqués dans la fabrication de produits de haute technologie. L’apogée du numérique a entraîné une demande de plus en plus forte en ces métaux. Le problème est que leur extraction et leur traitement sont des procédés extrêmement lourds qui génèrent une pollution et des déchets toxiques considérables.
Il existe différents types de panneaux solaires. La grande majorité d’entre eux, environ 90 % sont fabriqués à partir de silicium cristallin comme décrit précédemment. D’autres sont conçus au moyen de la technologie CIGS, qui signifie Cuivre Indium Gallium et Sélénium. Ces métaux, s’ils sont bien plus rares que le silicium, ne sont pas pour autant des Terres rares. Les panneaux solaires qui nécessitent ces ressources ne représentent que moins de 10 % du marché, il ne s’agit donc non plus pas d’une généralité. Le procédé de fabrication n’impliquant pas de Terres rares, il ne s’agit pas non plus de produits qui entraînent des conséquences graves sur la planète.
Les panneaux solaires photovoltaïques ne sont donc pas concernés par la problématique des Terres rares et il s’agit d’une idée reçue quand on entend que leur procédé de fabrication est extrêmement polluant.
Fabrication des panneaux solaires : bilan énergétique
La communauté scientifique et plus particulièrement les experts qui se sont penchés sur le sujet ont admis que l’étape qui impact le plus le bilan énergétique des panneaux solaires au cours de leur entière durée de vie est leur fabrication.
Le recyclage des panneaux solaires est désormais parfaitement maîtrisé.
C’est la production de silicium solaire qui est l’étape la plus gourmande en énergie. Chauffer à très haute température le silicium requiert l’équivalent de 2 500 kWh d’énergie par kWc de panneaux solaires installés. Cela correspond à environ 2 à 3 ans d’utilisation d’un panneau solaire à produire de l’énergie pour compenser celle qu’il aura nécessitée pour sa conception.
Si vous avez entendu qu’il fallait autant d’énergie qu’un panneau puisse produire pendant 25 ans pour le fabriquer, il s’agit une fois encore d’une idée reçue.
Durée de vie des panneaux solaires
Il est souvent énoncé que les panneaux solaires ne vivent que 25 ans. Cela concerne en réalité les panneaux qui ont été produits dans les années 80, à savoir les premiers modèles disponibles pour le grand public et qui sont désormais en filière de recyclage.
En ce qui concerne les modèles les plus récents, il n’y a pas suffisamment de recul pour se prononcer sur leur durée de vie réelle. Il est toutefois estimé qu’ils pourraient être fonctionnels pendant 50 ans.
Les entreprises de fabrication de panneaux solaires
Comme le montre ce tableau, les plus gros fabricants de panneaux solaires dans le monde sont des entreprises chinoises.
| Pays d’origine | Rang en 2018 | Entreprise de fabrication de panneaux solaires | Changement par rapport à 2017 | Exports en 2017 | Exports en 2018 | Parts de marché 2028 (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Chine | 1 | Jinko Solar Holding | – | 9.7 | 11.6 | 12.8 % |
| Chine | 2 | JA Solar Holdings | +1 | 7.5 | 8.8 | 9.7 % |
| Chine | 3 | Trina Solar | -1 | 9.1 | 8.1 | 8.9 % |
| Chine | 4 | Lerri Solar Technology | +3 | 4.4 | 7.2 | 7.9 % |
| Canada | 5 | Canadian Solar | -1 | 6.9 | 6.4 | 7.0 % |
| Allemagne- Corée | 6 | Hanwha Q CELLS | -1 | 5.4 | 5.6 | 6.2 % |
| Chine | 7 | Risen Energy | +3 | 2.5 | 4.8 | 5.3 % |
| Chine | 8 | GCL System Integration Technology | -2 | 4.6 | 4.1 | 4.5 % |
| Chine | 9 | Shunfeng Photovoltaic International | +2 | 2.5 | 3.4 | 3.7 % |
| Allemagne | 10 | Talesun Solar Germany GmbH | +2 | 2.4 | 2.9 | 3.2 % |
| États-Unis | 11 | First Solar | -2 | 2.6 | 2.7 | 3.0 % |
Les panneaux solaires produits en Chine
Autre sujet qui fait couler beaucoup d’encre. Les panneaux solaires chinois, ou fabriqués en Chine ont souvent été dénigrés parce que leur acheminement représenterait de trop grosses émissions de CO2. En réalité, les panneaux solaires fabriqués en Chine sont transportés par bateaux qui contiennent une très grosse quantité de matériel. La pollution individuelle de chaque panneau pour son transport est donc minime.
Il est important de noter que ces panneaux solaires sont de même qualité que ceux qui sont fabriqués en Europe. Et pour cause, 9 des 15 plus grosses marques de fabrication du marché sont chinoises. La Chine figure parmi les rares pays qui ont fait le pari de l’énergie solaire 20 ans en arrière. Ces investissements ont permis aux entreprises de recherche et développement du pays de prendre de l’avance en matière de technologie. Ainsi, la Chine a été en mesure de développer un secteur économique extrêmement prometteur autour du solaire. Cela a induit la création de millions d’emplois et de s’affranchir d’une dépendance énergétique au pétrole d’Afrique ou du Moyen-Orient.
Les panneaux solaires fabriqués en Europe impliquent l’utilisation de silicium ou de cellules photovoltaïques qui sont importés de Chine. Ce qui rend tout à fait irrecevable l’argument de la différence de bilan carbone entre les panneaux fabriqués ici et là-bas.
Fabrication de panneaux solaires : le bilan
Comme vous pouvez l’avez constaté à travers cet article, la production des panneaux solaires ne requiert pas des procédés lourds ou induisant des dommages irréversibles sur l’environnement. Les panneaux solaires sont désormais capables de compenser l’énergie nécessaire à leur fabrication en 1 à 3 ans (selon la localisation). Ce qui leur vaut le titre de moyen de production d’énergie la plus propre qu’il existe à l’heure actuelle. Les idées reçues à propos de la fabrication des panneaux solaires sont donc à écarter.
Vous êtes curieux d’en savoir davantage à propos des panneaux solaires ? Découvrez nos guides sur le fonctionnement des panneaux photovoltaïques et thermiques.
L’énergie solaire est sans aucun doute la meilleure forme d’énergie naturelle dont l’exploitation peut permettre de résoudre les besoins de nos sociétés, en raison de la puissance extraordinaire du rayonnement solaire sur terre. C’est un écologiste de naissance qui vous parle, puisque c’est mon père qui m’a éduqué à l’écologie il y plus de 60 ans. Je suis aussi scientifique au CNRS, en retraite. Mais le grand problème à mon avis tient dans vos propres propos: même les capteurs solaires produits en Europe sont construits avec les cellules fabriquées en Chine. C’est là que le bas blesse: la Chine est loin d’être une référence en matière écologique !!!! De plus dire que 50 ans de durée de vie c’est formidable, en matière de développement durable c’est loin d’être satisfaisant. Idem pour les éoliennes !!! Le principe est très louable, mais leur application reste très problématique. Et la voiture électrique !!! c’est miraculeux !!! tous les constructeurs se lancent sur le marché. Malheureusement elle transporte 400 kg de batteries (fabriquées en Chine), ce n’est vraiment pas une trouvaille écologique de nos jours ….. merci les centrales nucléaires françaises. En fait c’est juste un nouveau business. Rien à voir avec une véritable conscience écologique et sociale.
Je n’ai pas de solution personnelle au problème de l’indépendance énergétique en respectant la protection de l’environnement et de la santé. Pour ma part je pense qu’il faut en premier lieu convaincre les populations qu’il faudra avant tout réduire nos consommations énergétiques, mais les développements économiques ne vont pas dans ce sens. Démagogie oblige !!!
Bonjour Roland,
Merci beaucoup pour votre commentaire. Je ne peux que me joindre à votre propos concernant la fabrication des panneaux en Chine. Le procédé dans son intégralité est d’ailleurs responsable de l’empreinte carbone des panneaux. Mais si on se réfère aux chiffres de l’ADEME, l’empreinte carbone de chaque kWc de panneaux produits s’élève à 55g de CO2. Cela peut être amélioré, mais reste largement négligeable comparé à l’utilisation du pétrole et du gaz naturel. Il s’agit d’une source d’énergie importante qui doit être privilégiée dans notre mix énergétique, encore plus compte tenu des circonstances géopolitiques actuelles.
Je ne peux également que vous rejoindre sur l’importance de la sensibilisation à la réduction des consommations énergétiques. Les derniers rapports du GIEC sont catégoriques. Cela passe par une communication à destination des particuliers, mais la bataille ne sera pas gagnée si les entreprises et industriels ne jouent pas le jeu. Et l’intervention de l’État est nécessaire pour réguler et inciter les différents acteurs à prendre les mesures nécessaires. La lutte pour limiter l’impact des changements climatiques est un long chemin semé d’embuches, mais nous n’y arriverons pas si nous ne passons pas par des énergies aux émissions réduites. La voiture électrique, si elle transporte une batterie lithium avec tous les inconvénients qu’on lui connait, émet tout de même moins de CO2 qu’une voiture thermique. Son fonctionnement ne nécessite pas forcément d’énergie fossile, surtout en France où notre mix est nucléaire et renouvelable (très peu d’émission de CO2). Elle représente donc une transition à ne pas négliger, en attendant de sensibiliser davantage à la limitation des déplacements inutiles. Il faut également déconstruire la tendance qui consiste à posséder un véhicule beaucoup trop gros pour l’utilisation qui en est faite, dont la consommation, les émissions et la mobilisation de matières premières sont inutilement beaucoup trop élevées. Jean Marc Jancovici en parle beaucoup mieux que moi et je ne peux que vous encourager à consulter ses conférences si ce n’est pas déjà fait.