Catégorie : solaire

                               Le Silicium est généralement produit dans le monde par le procédé Siemens qui consiste à décomposer sous atmosphère réductrice le trichlorosilane (HSiCl3). Une groupe de japonais Chisso (50%), Nippon Mining (30%) et Toho Titanium (20%) viennent de créer un joint venture pour industrialiser un ancien procédé industriel rénové de production de Silicium polycristallin qui repose sur la réduction du tetrachlorosilane par le Zinc en phase vapeur. Ce procédé initialement développé par DuPont avait été abandonné en raison des problèmes posés par le chlorure de Zinc, produit par la réaction. Ces problèmes seraient apparemment résolus ce qui conduirait à un procédé plus simple et moins onéreux que le précédent et produisantant un Silicium de qualité acceptable par l’industrie des cellules solaires. Une usine japonaise dont la construction sera démarrée au mois de Juillet devrait commencer à produire à l’automne 2010. Sa capacité de production initiale sera de 400 tonnes par an, puis elle sera portée à 3000 tonnes de Silicium par an.

                      L’innovation peut provenir de vieux procédés revus et améliorés par un travail de mise au point et de perfectionnements.

Le 1er Juin 2008.

                           Le marché des cellules solaires photovoltaïques était en 2007, très divisé dans le monde, avec trois leaders: l’européen Q-Cells (389MWc), le japonais Sharp (363 MWc)  et l’américain Suntech Power. La production mondiale était de 2200 MWc en 2006 en croissance de 33% par rapport à 2005. Elle est estimée par Solarbuzz pour 2007, aux environs de 3436 MWc, dont 2820 MWc en installations solaires (+62%). Ce marché se caractérise aujourd’hui  par les points suivants:

• multiplicité des opérateurs dans le monde, avec la montée en puissance des Chinois;
• forte demande du marché, limitée par les capacités de production et la pénurie en wafers de Silicium;
• évolution rapide des technologies vers l’utilisation de peu ou pas de Silicium, vers les réductions de coûts, vers l’accroissement des rendements photovoltaïques;
• formidable effort de Recherche et Développement;
• investissements industriels massifs (Sharp investit 460 M euros dans une usine au Japon);
• délocalisation de l’assemblage des panneaux solaires vers les zones à faible coût de main d’oeuvre.

                        C’est donc typiquement une industrie en pleine mutation technologique, tirée par la demande tous azimuts. SHARP estime que le marché va être multiplié par plus de 4 en 5 ans (+34% de croissance par an) pour atteindre 15 GWc en 2012 avec une répartiton 50/50 des technologies entre Silicium wafer et couche mince.

                      Quelle peut-être, dans ces conditions, l’évolution de cette industrie?

1. Il est à prévoir, par analogie avec d’autres industries plus matures, que quelques technologies vont s’imposer en fonction de la segmentation du marché. Cellules au Silicium à fort rendement pour les applications électroniques exigeantes, cellules à bas coûts en couches minces pour les applications de masse de production d’énergie, produits spéciaux pour des applications où le design urbain sera un point clé (ex. les panneaux transparents), etc.
2. L’industrie va rapidement se concentrer, dès que l’offre sera suffisante et que la guerre des prix et des performances sera déclarée. Les petits acteurs régionaux disparaîtront, dont les français probablement.
3. L’arrivée d’une innovation technologique révolutionnaire est toujours possible mais le plus probable sera une évolution lente d’amélioration des performances des produits et des caractéristiques des procédés, que seuls les plus gros acteurs pourront financer.

                      Il est peu probable que nous ayons en France une industrie capable de relever un tel défi, l’Allemagne a la chance d’héberger Q-Cells le N°1 mondial et la Belgique Photovoltech (80MWc) qui pourrait par sa technologie, se spécialiser dans certains produits haut de gamme, à forte valeur ajoutée. L’objectif avoué de Sharp est de porter sa capacité de production à 6 GWc avec des unités de production réparties dans le monde dont une en Europe qui pourrait être programmée après 2010.

le 28 Mars 2008

                              Bruce Osborn, Président Directeur Général de Stirling Energy System, dit avoir signé deux accords avec des électriciens californiens (Southern California Edison et San Diego Gas & Electric) qui concerneraient l’installation au total d’une puissance solaire de 1750 MW produits par 70 000 systèmes Stirling à disques solaires. Chaque unité d’une puissance pouvant atteindre plus de 26 kW, avec un rendement de 31%, est contituée d’un disque réfléchissant de plusieurs dizaines de m2 de surface constitué de 82 miroirs. Au point focal est positionné un capteur thermique qui transmet l’énergie à un moteur Stirling. Le moteur est un système étanche rempli d’Hydrogène. La dilatation de l’Hydrogène dans la partie chaude et sa contraction dans une partie froide assurent la rotation du moteur qui est couplé avec un générateur d’électricité.

                    On le voit cette solution parait élégante et relativement simple. Comme avantages majeurs on peut noter:

• la modularité et sûrement la fiabilité,
• l’absence de fluide caloporteur et d’échangeurs de chaleur complexes,
• un bon rendement par rapport à la surface des miroirs.

                   Comme inconvénients on peut retenir les points suivants:

• une emprise au sol importante qui entraîne une puissance de moins de 100W au m2,
• une inertie thermique quasi nulle, le moindre nuage fait instantanément baisser la puissance,
• une multiplicité de dispositifs mécaniques et électriques d’orientation de chacun des disques (Fig.).

                   La rentabilité compte tenu des cours actuels de l’électricité n’est pas évidente, même en plein désert californien. Un calcul à 120$ le MWh, soit 80 euros, conduit pour 10 heures d’éclairement et une puissance nominale de 25 kW, à un Chiffre d’Affaire journalier par disque de 30$ soit 20 euros. Avec une efficacité annuelle de 90% (en plein désert) on arrive à un chiffre d’affaire annuel de $10,000  ou 6500 euros par disque. L’investissement en petite série est de $150,000 par disque, en grande série on pourra le faire descendre à $70,000. Il faudra donc 7 ans de chiffre d’affaire pour rembourser l’investissement.

                   Quand l’électricité sera deux fois plus chère de tels investissements seront rentables.

                                   Mitsubishi annonce avoir battu le record détenu par Kyocera pour ce qui est du rendement de conversion  d’une cellule photovoltaïque en Silicium multicristallin. Kyocera détenait le record de 18,5% avec une technologie dite de "back-contact". Mitsubishi a battu ce record avec un rendement officiel de 18,6% obtenu à partir d’une cellule à texture en nid d’abeille (Photo). Pour arriver à ce résultat

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il faut, à l’aide d’un rayon laser, former des millions de trous sur une cellule de 150mmX150mm. Cette opération permet avec 4W de puissance crête par cellule de 2,25 dm2, de gagner 2 points environ de rendement soit 0,4 watts. On pourrait donc approcher des 1,7 Watts/dm2 de panneau solaire. Le problème majeur repose sur l’industrialisation de cette solution qui suppose une mise au point complexe de l’élaboration de la texture du Silicium par décharge laser. Mitsubishi annonce une industrialisation vers 2011.

                           Le National Institute of Advanced Industrial Science du Japon (AIST) a mis au point et breveté un mélange en feuilles, à base d’EVA (Ethylène vinylacétate) et d’un composé organométallique de l’Europium, qui sert à sceller les cellules solaires . Ce composé possède la propriété de transformer les rayons UV du spectre solaire (250 à 500 nm) peu efficaces dans l’effet photoélectrique, en rayons fluorescents dans la partie visible autour de 750 nm, longueur d’onde très efficace pour la génération de courant photovoltaïque. Cet Institut s’est associé avec Sanvic Inc., un fabricant japonais de matériaux de scellement de cellules solaires, pour fabriquer des panneaux solaires et tester leur efficacité et leur durée de vie. Les premiers résultats mettent en évidence un gain en rendement de conversion de 1,75 points. Sanvic recherche un chimiste pour synthétiser de larges quantités de ce composé de l’Europium.

                         Les énergies alternatives éoliennes ou solaires présentent un grave défaut: elles sont intermittentes et bien souvent imprévisibles. Il existe donc tout un pan d’activités de R&D qui se penche sur le stockage d’une partie de l’énergie générée, afin de pouvoir la mobiliser lorsque la source primaire fait défaut. C’est le cas en l’absence de vent ou lors d’une tempête pour l’éolien, les soirs, les matins, la nuit ou par temps nuageux pour le solaire. Ces moyens de mise en réserve vont du stockage adiabatique d’air comprimé et chaud dans les poches souterraines, à l’utilisation d’immenses réserves de sels fondus. Pour les micro stockages concernant un foyer disposant de panneaux solaires par exemple, une possibilité est d’utiliser des batteries en tampon qui vont se charger durant la journée et vont se décharger dès qu’il n’y a plus d’ensoleillement suffisant pour alimenter le foyer.

                    Une start-up japonaise veut se lancer dans ce créneau.

                        Sharp, fabricant mondial de panneaux solaires, Dai Nippon Printing qui possède les procédés de productions d’électrodes au Japon et Daiwa House Industry qui est dans la construction immobilière ont pris des parts dans une start-up japonaise Eliiy Power qui dit avoir développé une batterie de type Lithium-Ion, de 18 kWh, énergie suffisante pour alimenter un foyer équipé de panneaux solaires. En effet les panneaux fournissent environ les 3/4 des 12 kWh nécessaires au bon fonctionnement d’un foyer Japonais. Cette batterie serait équipée de tous les dispositifs de sécurité ad hoc et son coût serait insensible aux cours des matériaux onéreux à base d’oxydes de Cobalt, de Nickel ou de Manganèse classiquement utilisés dans les batteries Lithium-Ion; mais la composition des électrodes n’est pas précisée. La batterie pourrait être vendue pour moins de 500 mille yens (3000 euros). Eliiy Power aurait l’intention, d’après le Nikkei Business daily, de construire une usine de production à Kawasaki pour pouvoir fournir les premières batteries en 2009/2010.

                        Le principal challenge est de pouvoir fabriquer ce produit sophistiqué à moins d’un euro les 6 Wh. Cela suppose une production de masse standardisée, n’utilisant que des composants économiques.

                        En France, le projet Solion, coordonné par la SAFT, dans le cadre du pôle de compétitivité Tenerdis travaille sur un sujet analogue.

                  Mauvais temps dans les énergies alternatives, après Sharp Solar qui annonce des résultats trimestriels décevants, Iberdrola Renovables dont les profits sont en baisse, voila Suntech Power un des trois grands du solaire mondial qui déçoit les analystes. Pourtant les résultats sont en hausse à 51 millions de dollars contre 31 M$ l’année précédente, mais les analystes attendaient mieux. Ce sont les prévisions pour le premier trimestre 2008 qui déçoivent. Suntech prévoit un C.A. de 370 à 380 M$ alors que les analystes attendaient plus de 450 m$. Comme Q-Cells il annonce des montées en cadence, mais pour la deuxième partie de 2008. Il devrait donc produire 530 MWc, dont 60% durant la deuxième partie de 2008.

                Alors le Marché, ce 20/02/2008, corrige le cours à la baisse de 21% à 36$ par action, lui qui venait de plus de 80$ en fin 2007 (Fig.).

                      En fait, ces industries photovoltaïques complexes, qui demandent beaucoup de recherches et de prouesses technologiques en amont pour produire les cellules les meilleures et les moins chères et beaucoup de main d’oeuvre en aval pour assembler des panneaux à moindre coût et avec de faibles déchets, sont débordées par une demande croissante sur un outil de production en perpétuelle évolution. Seules survivront les rares Sociétés qui agiront méthodiquement et feront comprendre à leurs actionnaires que l’industrie demande beaucoup de travail, d’abnégation et de patience.

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                          La production de cellules photovotaïques de l’allemand Q-Cells en 2007 a atteint 389MWc en croissance de 54%, avec un chiffre d’affaires de 859 millions d’euros en croissance de 59%. Cette formidable avancée l’a propulsé au premier rang mondial devant le japonais Sharp et l’américain Suntech. L’objectif de Q-Cells pour 2008 est de produire  de 565 à 590 MWc de cellules solaires et d’amener son chiffre d’affaire à 1,2 milliards d’euros. Pour assurer ce régime de croissance de 50% par an la Société va construire une nouvelle usine de production en Malaisie qui devrait, par plateaux, atteindre une capacité de production de 300MWc. En parallèle, une sixième ligne de production démarrera au quatrième trimestre en Allemagne. Les productions 2008, avec un outil de production saturé, se feront à 60% durant le second semestre.

              Le cadancement des capacités de production est le suivant:

• fin 2007: 516 MWc
• mi-2008: 630 MWc
• fin 2008: 760 MWc
• fin du T1 2009: 920 MWc dont 160 MWc en Malaisie

              Q-Cells est en retard par rapport à ses concurrents sur les techniques en couches minces, beaucoup plus économiques, puisqu’il est en cours de construction d’une unité de 25MWc en film mince de type Cd-Te et qu’il prévoit d’en construire une autre de 60MWc en 2009.

              Ses concurrents Sharp et Suntech se débattent eux aussi avec des accroissements importants de capacités de production mais aussi avec des évolutions de technologies indispensables pour réduire les coûts.

              A ce jour, cette industrie complexe de l’énergie photovoltaïque, en pleine évolutions technologiques mais tirée par une formidable demande, fait apparaître une dixaine d’acteurs mondiaux, localisés au Japon, en Chine, aux USA et en Europe. Les petits acteurs nationaux ne pourront pas suivre les évolutions technologiques et disparaitront.