Introduction – Une nouvelle révolution du photovoltaïque est en marche
Depuis plusieurs années, le secteur du photovoltaïque connaît une accélération sans précédent de l’innovation technologique. Au cœur de cette transformation, les cellules photovoltaïques pérovskite-silicium, aussi appelées cellules tandem, concentrent aujourd’hui toutes les attentions.
Records de rendement, nouvelles perspectives de durabilité et intégration architecturale avancée : cette technologie solaire de nouvelle génération pourrait dépasser les limites du silicium traditionnel.
Chez Plug & Sun, nous suivons ces évolutions de très près, car elles dessinent déjà le futur du photovoltaïque, même si leur adoption à grande échelle demandera encore du temps et de la rigueur industrielle.
Pourquoi le marché du photovoltaïque connaît-il une croissance aussi rapide ?
Entre 2013 et 2023, la puissance photovoltaïque installée dans le monde a été multipliée par près de 20, atteignant un niveau record fin 2023. Cette croissance s’est encore accélérée en 2024, avec environ 30 % de nouvelles capacités photovoltaïques installées supplémentaires par rapport à l’année précédente.
Selon l’Agence internationale de l’énergie, le solaire pourrait représenter plus de 20 % du mix électrique mondial d’ici 2050, et jusqu’à 30 % dans un scénario Net Zero, contre seulement 6,9 % en 2024.
Cette dynamique mondiale confirme une réalité simple : le photovoltaïque est devenu un pilier incontournable de la transition énergétique, ce qui explique l’intérêt croissant pour des technologies à très haut rendement comme les cellules photovoltaïques pérovskite-silicium.
Pourquoi le silicium photovoltaïque atteint-il aujourd’hui ses limites ?
Le succès du photovoltaïque repose historiquement sur les panneaux solaires en silicium, qui représentent aujourd’hui près de 95 % du marché mondial. Leur coût a été divisé par sept en une dizaine d’années, rendant l’énergie solaire accessible à un public toujours plus large.
Cependant, les performances du silicium photovoltaïque arrivent progressivement à maturité. Les meilleurs rendements en laboratoire atteignent environ 25,4 %, tandis que la limite théorique du silicium est estimée à 29 %.
Autrement dit, les marges de progression existent encore, mais elles deviennent de plus en plus coûteuses et complexes à exploiter. C’est précisément à ce stade que les cellules photovoltaïques pérovskite-silicium entrent en jeu.
Qu’est-ce que la technologie photovoltaïque à base de pérovskite ?
Les pérovskites constituent une famille de matériaux semi-conducteurs utilisée depuis 2009 dans des cellules photovoltaïques expérimentales. Leur principal atout réside dans leur capacité à absorber efficacement la lumière, même sur des couches extrêmement fines.
Les cellules photovoltaïques à base de pérovskite ouvrent la voie à des usages jusqu’ici difficiles à envisager avec le silicium seul :
- vitrages solaires semi-transparents,
- modules photovoltaïques flexibles,
- production d’électricité en intérieur ou en façade.
En laboratoire, les rendements des cellules en pérovskite pure sont aujourd’hui comparables à ceux du silicium, ce qui explique l’intérêt croissant des industriels pour cette technologie photovoltaïque émergente.
Comment fonctionnent les cellules photovoltaïques pérovskite-silicium ?
Les cellules photovoltaïques pérovskite-silicium reposent sur une architecture dite tandem, qui combine deux matériaux aux propriétés complémentaires.
Une couche ultra-fine de pérovskite est déposée sur une cellule photovoltaïque en silicium. Cette configuration permet d’exploiter plus efficacement le spectre solaire :
- le silicium capte les rayonnements de basse énergie,
- la pérovskite absorbe les photons de haute énergie.
Cette approche, relativement simple sur le principe mais complexe à industrialiser, permet aux cellules tandem pérovskite-silicium de dépasser les limites physiques des technologies photovoltaïques classiques.
Quels rendements peuvent atteindre les cellules tandem pérovskite-silicium ?
Les progrès réalisés ces dernières années sont spectaculaires. Les cellules photovoltaïques pérovskite-silicium affichent aujourd’hui des rendements bien supérieurs à ceux des cellules traditionnelles.
L’entreprise Longi détient actuellement le record mondial avec 34,6 % de rendement en laboratoire. Les modèles théoriques estiment que cette technologie pourrait atteindre jusqu’à 43 % de rendement à terme.
Il convient toutefois de rappeler que ces performances sont mesurées dans des conditions contrôlées. Le véritable défi consiste désormais à reproduire ces rendements sur des modules de grande surface, fabriqués à des cadences industrielles compatibles avec le marché.
Quels sont les défis techniques des cellules photovoltaïques pérovskite-silicium ?
Stabilité et durabilité des matériaux
L’un des principaux freins au déploiement des cellules photovoltaïques pérovskite-silicium reste leur sensibilité à l’humidité, à la lumière et aux variations de température. Ces contraintes compliquent la garantie d’une durée de vie comparable aux panneaux solaires actuels, souvent conçus pour fonctionner plus de 25 ans.
Des progrès significatifs ont été réalisés grâce à l’encapsulation avancée et à l’amélioration des matériaux. Néanmoins, le passage du laboratoire à une fiabilité éprouvée sur plusieurs décennies reste une étape clé.
Complexité spécifique des cellules photovoltaïques tandem
Les cellules tandem imposent un équilibre très précis entre les couches de silicium et de pérovskite. Les alliages utilisés, notamment à base d’iode et de brome, peuvent encore se dégrader sous l’effet de la lumière.
De plus, les records actuels sont obtenus sur des surfaces très réduites. À mesure que la taille des cellules augmente, le risque de défauts matériels croît, ce qui peut entraîner une baisse de rendement.
Quand les cellules photovoltaïques pérovskite-silicium seront-elles commercialisées ?
Si les avancées scientifiques sont indéniables, la commercialisation massive des cellules photovoltaïques pérovskite-silicium ne sera pas immédiate. Les procédés de fabrication doivent encore gagner en vitesse, en fiabilité et en reproductibilité.
Les premiers déploiements devraient concerner des applications ciblées : modules semi-transparents, bâtiments à forte valeur architecturale ou projets pilotes. Chez Plug & Sun, nous estimons que cette phase de transition est essentielle pour garantir une technologie fiable, durable et réellement bénéfique pour les utilisateurs finaux.
Les 5 clés de l’innovation du futur solaire
Les cellules photovoltaïques pérovskite-silicium concentrent aujourd’hui l’attention des acteurs du solaire car elles réunissent plusieurs leviers majeurs de transformation du photovoltaïque. Cinq éléments clés expliquent pourquoi cette technologie est considérée comme l’une des innovations les plus prometteuses du futur solaire :
- Une croissance mondiale du photovoltaïque qui impose des rendements plus élevés, afin de produire davantage d’électricité sur des surfaces limitées.
- Les limites physiques du silicium photovoltaïque, qui freinent les gains de performance des technologies actuelles.
- Les propriétés uniques des matériaux pérovskites, capables d’absorber efficacement la lumière sur des couches extrêmement fines.
- Les performances record des cellules photovoltaïques pérovskite-silicium, qui dépassent déjà les rendements du silicium seul en laboratoire.
- Les défis industriels et de durabilité, dont la résolution conditionnera leur déploiement à grande échelle.
Ces cinq clés résument les enjeux technologiques, industriels et énergétiques qui font des cellules tandem pérovskite-silicium un pilier potentiel du photovoltaïque de demain.
Conclusion – Les cellules photovoltaïques pérovskite-silicium sont-elles l’avenir du solaire ?
Les cellules photovoltaïques pérovskite-silicium représentent sans aucun doute l’une des innovations les plus prometteuses du photovoltaïque moderne. En dépassant les limites physiques du silicium, elles ouvrent la voie à une nouvelle génération de panneaux solaires à très haut rendement.
La question n’est donc plus de savoir si cette technologie fonctionne, mais quand elle atteindra le niveau de maturité industrielle nécessaire pour une adoption à grande échelle. D’ici là, les avancées actuelles confirment que les cellules tandem pérovskite-silicium joueront un rôle central dans l’évolution du solaire au cours des prochaines décennies.
