Pour parvenir à cette forte réduction par rapport aux panneaux photovoltaïques du marché, les équipes de l’Institut national de l’énergie solaire (INES) ont concentré leurs efforts sur les plaques de silicium, la façade en verre et le cadre en aluminium. Plusieurs articles ont également été fabriqués en France, en Norvège et en Allemagne, pour profiter d’un mix plus décarboné que celui de la Chine.
Analyse comparative du cycle de vie d’un panneau standard fabriqué en Chine et du panneau de démonstration produit par le CEA INES.
Le CEA de l’INES (Institut National de l’Energie Solaire) a réalisé un panneau photovoltaïque de démonstration dont l’empreinte carbone est de 317 kgCO2eq/kWc. Le panneau affiche une puissance de 566 Wc et intègre des cellules à technologie hétérojonction avec un rendement moyen de 22,9%.
Pour parvenir à cette forte réduction par rapport aux panneaux photovoltaïques du marché (environ 500 kgCO2eq/kWc), l’institut de recherche a concentré ses efforts sur les aspects les plus critiques pour le bilan carbone, à savoir les wafers de silicium, la face avant en verre et l’aluminium. cadre.
Tout d’abord, pour la cellule, la réduction du bilan carbone a été obtenue grâce à l’utilisation de plaquettes de silicium d’une épaisseur de 130 microns contre les 170 µm habituels, fabriquées en Norvège à base de polysilicium d’origine allemande. Les cellules ont été fabriquées en France, dans la ligne pilote du CEA à l’INES. Cela a permis de bénéficier des mix à faible empreinte carbone de la Norvège (29 gCO2eq/kWh), de la France (52 gCO2eq/kWh) et dans une moindre mesure de l’Allemagne (650 gCO2eq/kWh, à comparer à parts égales avec le mix chinois à 1023 gCO2eq/kWh ). Les cellules intègrent également des innovations pour limiter la consommation d’indium et d’argent, métaux critiques, en optimisant les processus de métallisation et d’interconnexion.
De plus, le panneau, avec une configuration verre-backsheet adaptée au secteur résidentiel, utilise un verre plus fin (2 mm), ce qui contribue également à une réduction significative de l’empreinte carbone. Il est assemblé en France au sein de la plate-forme technologique dédiée du CEA à l’INES. Sa structure en aluminium a été remplacée par une structure en matière végétale, une essence de bois disponible en Europe, qui réduit l’empreinte carbone de plus de 50 kgCO2eq/kWc. Enfin, une approche de « conception pour le recyclage » a permis de choisir des encapsulants thermoplastiques sans fluor et des backsheets, également d’origine européenne, qui favoriseront le recyclage.
De plus, pour assurer un haut rendement, qui est aussi un levier critique, l’interconnexion des cellules a été favorisée par un procédé de « pavage » (ou gapless). Ce processus élimine l’espace entre les cellules solaires, créant un chevauchement de 1 mm entre les cellules, maintenant les bandes d’interconnexion. Cela permet de densifier le panneau et d’augmenter sa puissance au m² (ou rendement de conversion).
L’analyse du cycle de vie (ACV) du démonstrateur a été réalisée conformément aux normes ISO14040 et ISO14044. Le périmètre de l’étude est limité à la phase de fabrication du panneau (du berceau à la porte). Les différents paramètres (nombre de cellules, épaisseur des plaquettes de silicium, puissance…) ont été pris en compte. L’unité fonctionnelle était « 1 kWc d’un module photovoltaïque ». Le lieu de production des différentes composantes de la chaîne de valeur a été pris en compte.
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