Tout savoir sur la fabrication d’un panneau solaire en 2024

Fabrication de panneau solaire : quels sont les matériaux utilisés ?

Un panneau solaire solaire est composé :

• De silicium pour les cellules photovoltaïques ;
• D’aluminium pour le cadre ;
• De verre pour couvrir la face avant ;
• De cuivre et d’argent en petite quantité pour le câblage ;
• Et de plastique pour couvrir la face arrière.

Sachez que la quasi-totalité des cellules photovoltaïques sur le marché sont fabriquées à partir de silicium cristallin.

Ça tombe bien : le silicium est l’élément le plus répandu dans la croûte terrestre après l’oxygène.

Il est rare à l’état pur et se trouve le plus souvent dans différents types de minéraux, à l’instar du sable et du quartz.

Y a-t-il des terres rares dans un panneau solaire ?

NON ! Il n’y a pas de terres rares dans un panneau solaire monocristallin ou polycristallin.

En fait, les “terres rares” désignent 17 matériaux stratégiques, dont voici la liste :

Comme vous pouvez le constater, le silicium cristallin qui compose les cellules des panneaux solaires ne fait pas partie de cette liste.

Mais d’où vient cette idée reçue (et tenace) ?

Sans doute de la confusion entre “terre rare” et “métal rare”.

En effet, il existe certaines technologies photovoltaïques qui représentent moins de 10 % du marché solaire.

Ces dernières utilisent des métaux rares, mais pas de terres rares, comme le souligne GreenPeace.

La bonne nouvelle : ces technologies de panneaux solaires ne sont pas commercialisées pour le grand public.

 Fabrication de panneaux solaires en 7 étapes

Maintenant que vous en savez plus sur les matériaux qui composent un panneau solaire, voyons les étapes de fabrication.

C’est parti ⬇️

Etape 1️⃣ : 

On extrait du quartz des carrières que l’on mélange avec du bois. Grâce à une réaction chimique entre ces deux matériaux, on obtient du silicium pur à 99 %.

Etape 2️⃣ : 

Ensuite, on chauffe ce mélange à très haute température (3 000°) pour purifier le silicium à 99,9999 %.

C’est grâce à ce taux de purification que l’on peut fabriquer des cellules photovoltaïques capables de convertir le rayonnement solaire en électricité.

Etape 3️⃣ : 

Puis, on forme des lingots de silicium. C’est à cette étape qu’on fabrique 2 technologies différentes pour les panneaux photovoltaïques :

• Les panneaux polycristallins : constitués de plusieurs petits cristaux silicium dans chaque lingot. Le silicium purifié et chaud est mis dans un moule, on attend qu’il refroidisse ;
• Les panneaux monocristallins : chaque lingot contient alors un seul cristal de silicium. Pour obtenir ce résultat, une amorce de silicium pure est plongée dans un bain en fusion.

Etape 4️⃣ : 

Les lingots sont ensuite découpés en fines tranches (entre 0.15 et 0.30 mm), appelées « wafers ». On leur applique un traitement antireflet pour maximiser leur capacité à aborder la lumière.

Etape 5️⃣ : 

On finit par doper les wafers. C’est-à-dire qu’on ajoute du phosphore et du bore.

En mettant en contact ces tranches dopées, il se produit un échange d’électrons entre les atomes, ce qui crée un champ électrique.

Après ces 5 étapes, on obtient nos fameuses cellules photovoltaïques, qui produisent de l’électricité lorsqu’elles sont exposées au rayonnement solaire.

Etape 6️⃣ : 

Pour qu’elles soient encore prêtes à l’emploi, on imprime un circuit électrique sur la surface du wafer pour transférer le courant produit.

Etape 7️⃣ : 

Pour finir, on assemble plusieurs cellules photovoltaïques entre elles, en les soudant.

Pour les protéger de l’air et de l’humidité, on les encapsule grâce à une enveloppe étanche.

Elle est constituée d’un support en polymère en-dessous et d’une vitre au-dessus.

La touche finale est apportée par un cadre en aluminium qui permet de les maintenir en place et de faciliter la pose des panneaux.

Ça y est, le panneau photovoltaïque est fabriqué et fonctionnel.

Et en images, ça donne quoi ?

Découvrez la fabrication d’un panneau solaire hybride Dualsun en vidéo, c’est parti :

Notez que la fabrication est l’une des cinq étapes du cycle de vie d’un panneau solaire, qui permet de calculer son impact écologique.

C’est ce que nous allons voir à présent.

Comprendre le cycle de vie d’un panneau solaire

L’Analyse du Cycle de Vie (ACV) est une méthode d’évaluation pour connaître l’impact environnemental des panneaux solaires.

Elle est la plus aboutie et la plus utilisée en Europe. Elle est aussi cadrée par les normes internationales ISO 14040 et 14044.

L’ ACV repose sur 4 phases :

1- Les matières premières

Il s’agit de l’extraction et la transformation des matériaux utilisés.

Dans le cas des panneaux photovoltaïques, c’est notamment la production de silicium solaire.

En analysant le cycle de vie photovoltaïque, cette phase a le plus gros impact sur le bilan environnemental.

Elle représente 60 % de l’énergie nécessaire à la fabrication et au transport d’un panneau solaire (aussi appelée énergie grise).

Cependant, le retour énergétique est excellent.

En effet, il suffit de  2 années de fonctionnement à un panneau solaire pour produire autant d’énergie qu’il en a fallu pour le fabriquer.

Je vous le démontre dans la prochaine partie avec 2 exemples concrets.

2- La fabrication du panneau

On prend en compte l’assemblage, l’emballage et la construction.

Ici, la qualité des panneaux solaires prime pour réduire l’empreinte environnementale.

Pour cela, Dualsun s’assure :

• De suivre scrupuleusement un cahier des charges très strict à toutes les étapes de production ;
• D’établir systématiquement un audit qualité par un bureau de contrôle spécialisé. Il est indispensable pour optimiser la qualité des panneaux solaires ;
• De mettre en place un système de fabrication toujours plus vertueux (composants et procédés) en réduisant les émissions de CO2.

Il faut savoir qu’aujourd’hui de nombreux fabricants ne suivent pas strictement les normes IEC liées à l’électricité et à l’électronique.

Ce qui peut avoir de graves conséquences.

Sachez que sans audit, 1/3 des panneaux produits ne respectent pas les normes internationales IEC.

3 – Le transport

On fait référence à la distribution et à la commercialisation des panneaux photovoltaïques.

Tout dépend des différents fabricants du marché.

Sachez que la plupart des cellules photovoltaïques du marché sont fabriquées en Asie.

En effet, la Chine est le leader mondial dans la production de panneaux photovoltaïques.

L’Europe montre tout de même de belles capacités sur le marché solaire, notamment en Allemagne, en Belgique et en France.

De là, certains fabricants arrivent à relocaliser la production en France.

C’est le cas de Dualsun avec son panneau hybride SPRING® qui dispose du label Made in France !

Concrètement :

• À Marseille (13) où se trouve notre équipe d’ingénieurs ;
• À Jujurieux (01) où se situe notre usine de fabrication et d’assemblage certifiée ISO 9001.

Ce qui permet d’offrir un produit éco-responsable, en limitant les transports.

4 – Le recyclage

Eh oui, les panneaux solaires se recyclent jusqu’à 94,7 % !

En France, on a la chance d’avoir une filière de recyclage performante pour les panneaux photovoltaïques.

Elle est gérée par Soren (ex : PV CYCLE), un éco-organisme agréé par les pouvoirs publics.

Pour mener à bien la collecte, la logistique et le recyclage, une éco-participation est appliquée sur chaque vente de panneaux solaires (comme pour l’électroménager).

Quelle est la durée de vie d’un panneau solaire ?

C’est une donnée très importante, car elle va déterminer pendant combien de temps un panneau solaire va être en mesure de produire de l’électricité.

Or plus un panneau solaire produit de l’électricité longtemps, plus son impact sur l’environnement est positif !

Sachez que la durée de vie d’un panneau solaire est supérieure à 25 ans. 

Peu de produits manufacturés affichent une telle durée de vie !

D’ailleurs, selon le très sérieux site photovoltaïque.info, un panneau photovoltaïque remboursera sa dette énergétique entre 17 et 35 fois sur toute sa durée de vie !

Quel est le bilan carbone d’un panneau solaire ?

Une installation avec des panneaux Dualsun FLASH Half-Cut a un poids carbone de 48 grammes de CO2 par kWh d’énergie produit sur 25 ans (durée de la garantie du panneau).

C’est presque 10 fois moins que le gaz et 20 fois moins que le fioul.

Mais qu’est-ce que le bilan carbone exactement ?

C’est un outil de diagnostic créé par l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (ADEME).

Il est défini comme “l’évaluation de la quantité de dioxyde de carbone contenue dans les émissions de gaz à effet de serre associées à un produit, à un procédé ou à une activité humaine pendant une durée déterminée”.

Pour le calculer, on prend en compte toutes les étapes du cycle de vie du panneau solaire que nous avons vues.

On obtient alors un résultat exprimé en équivalent CO2 par kWh (abrégé eqCO2 /kWh) et sur une durée donnée.

Comme je vous le disais, un panneau solaire Dualsun obtient ainsi un excellent poids carbone de 48 geqCO2 par kWh produit sur 25 ans.

En réalité, le résultat est encore meilleur, car la durée de vie des panneaux solaires Dualsun dépasse 40 ans !

D’ailleurs en 2021, Dualsun a obtenu la certification bas carbone de CERTISOLIS sur son panneau FLASH® 405 Half-Cut White !

Quel est le temps de retour énergétique d’un panneau solaire ?

Le temps de retour énergétique est la différence entre l’énergie totale nécessaire durant le cycle de vie du panneau solaire et l’énergie qu’il produit à l’année.

Pour un panneau solaire, le temps de retour énergétique est d’environ 2 ans. Ce taux varie en fonction du climat et de l’ensoleillement en France.

Notez qu’en 30 ans, le temps de retour énergétique d’un panneau photovoltaïque a été divisé par 3 !

Bon à savoir :

L’énergie photovoltaïque est renouvelable.

Pour obtenir cette appellation, l’énergie produite doit être largement supérieure à l’énergie nécessaire au cours de son cycle de vie.

Peut-on fabriquer un panneau solaire soi-même ?

C’est difficile, mais pas impossible.

Du moins, il faut être un bricoleur aguerri pour fabriquer soi-même un panneau solaire.

⚠️ Attention cependant :

• vous devez acheter des cellules photovoltaïques 

Vous vous en doutez, il n’est pas possible de fabriquer vos propres cellules photovoltaïques.

Ces composés sont de véritables petites prouesses technologiques qu’il n’est pas possible de répliquer dans son atelier.

Vous serez donc amené à acheter des capteurs solaires auprès d’un fabricant.

Sachez que tous les fabricants ne se valent pas.

Les capacités des panneaux solaires diffèrent également selon le modèle et la marque.

De plus, les panneaux solaires combinent de l’électronique et de l’électricité qui s’avèrent dangereuses à manipuler pour une personne non professionnelle.

• Vous ne bénéficiez pas des aides de l’État

C’est un autre point à prendre en compte.

Si vous fabriquez et installez vous-même vos panneaux solaires, alors vous n’avez pas droit aux aides de l’Etat.

En effet, des panneaux photovoltaïques installés par un professionnel agréé RGE (Reconnu Garant de l’Environnement) vous permettent de financer une partie de votre projet solaire.

Voici les principales aides et subventions :

1. La prime à l’autoconsommation : son montant dépend de la puissance de votre installation ;
2. La réduction de la TVA à 10 % pour le photovoltaïque et à 5,5 % pour l’hybride ;
3. Des tarifs d’achat de votre électricité fixés par l’État et garantis pendant 20 ans.

• Vous vous privez de modèles économiques avantageux

En installant vous-même un panneau de votre fabrication, vous ne pouvez pas vendre l’électricité produite à EDF OA.

Vous êtes donc obligé de choisir l’autoconsommation avec injection gratuite du surplus sur le réseau.

Vous vous coupez ainsi d’un revenu de plusieurs milliers d’euros sur 20 ans !

Conclusion

Avec cet article, j’espère que le processus de fabrication d’un panneau solaire est plus clair maintenant.

• Le silicium, extrait du quartz, est le principal élément utilisé pour la confection de panneaux photovoltaïques ;
• 90% des panneaux solaires du marché sont fabriqués à partir de silicium de cristallin ;
• La phase d’extraction des matières premières a le plus gros impact environnemental ;
• Cependant, le temps de retour énergétique est compris entre 1 ans et demi et 3 ans ;
• Et la durée de vie d’un panneau solaire est de 25 ans minimum.

Y a-t-il un sujet que vous souhaitez approfondir ?

Un point en particulier que je n’ai pas abordé ?

Dites-le-moi en commentaire, j’y répondrai avec plaisir.

Yann de Dualsun

Rédacteur expert

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