État de l’art de l’industrie photovoltaïque
Nanostructures pour cellules photovoltaïques inorganiques

La production électrique cumulée produite par les modules photovoltaïques (PV) installés au niveau mondial a atteint actuellement 13,4 gigawatts (GW). Cette puissance correspond à celle que fournit toutes les cellules solaires installées actuellement et fonctionnant dans les conditions standards, soit un flux solaire AM1.5 de 1 000 W/m² à 25 °C. La production a augmenté d’un ordre de grandeur au cours de cette dernière décade, affichant, depuis 2003, un taux de croissance annuel de plus de 50 % (figure 1). Pour la seule année 2008, la production de modules PV a été de l’ordre de 5 400 mégawatts (dans les conditions standards). La part de marché la plus importante des modules PV est assurée par la première génération de modules à base de plaquettes (150-300 µm d’épaisseur) en silicium cristallin (Si), monocristallin (sc-Si), multicristallin (mc-Si) ou ruban (ribbon) représentant ensemble de l’ordre de 93 % de la production totale de modules PV (figure 2). Cette génération de modules doit son succès à la disponibilité du silicium, à la maîtrise des procédés de fabrication et à l’automatisation des étapes. Elle permet d’obtenir un rendement de conversion de 18 à 24 % en laboratoire et de 15 à 20 % en production industrielle, suivant la cristallographie du silicium. Le reste du marché utilise les modules à base de couches minces en matériaux semi-conducteurs simple (silicium amorphe et microcristallin) ou composé (cuivre-indium-gallium-selenium CIGS, tellure de cadmium CdTe…). Ils constituent la deuxième génération pour laquelle des progrès importants ont été observés, ces dernières années, tant sur le rendement de conversion (de 10 à 18 %) que sur la fiabilité, accompagnés par le développement d’équipements appropriés à cette filière. Compte tenu du peu de matière utilisé et des technologies associées, le coût rendement/puissance généré est fortement orienté vers la baisse (< 1 euros par watt) par rapport à la filière dominante, mais un développement industriel est encore nécessaire. Il faut également tenir compte de l’approvisionnement en matières premières lorsqu’il s’agit d’éléments rares sur la terre tels que l’indium. La troisième génération...