L'énergie solaire

Grâce à divers procédés, elle peut être transformée en une autre forme d'énergie utile pour l'activité humaine, notamment en chaleur, en électricité ou en biomasse. Par extension, l'expression « énergie solaire » est souvent employée pour désigner l'électricité ou la chaleur obtenue à partir de cette dernière.

L'énergie photovoltaique

L'énergie solaire photovoltaïque est une forme d'énergie renouvelable permettant de produire de l'électricité par transformation d'une partie du rayonnement solaire grâce à une cellule photovoltaïque. Plusieurs cellules sont reliées entre-elles sur un module solaire photovoltaïque. Plusieurs modules sont regroupés pour former une installation solaire chez un particulier ou dans une centrale solaire photovoltaïque, qui alimente un réseau de distribution électrique.

Le terme photovoltaïque peut désigner soit le phénomène physique - l'effet photovoltaïque - ou la technologie associée.

L’effet photovoltaïque a été découvert par Alexandre Edmond Becquerel en 1839. L’effet photovoltaïque est obtenu par absorption des photons dans un matériau semi-conducteur qui génère alors une tension électrique.

... Technologie

Les cellules photovoltaïques produisent du courant continu à partir du rayonnement solaire, qui peut être utilisé pour alimenter un appareil ou recharger une batterie. De nombreuses calculatrices de poche utilisent l'énergie photovoltaïque.

Quand l'énergie nécessaire dépasse la quantité fournie par une seule cellule, les cellules sont regroupées pour former un module photovoltaïque, parfois désigné de manière ambiguë sous le terme de panneau solaire. De tels modules ont été dans un premier temps utilisés pour alimenter des satellites en orbite, puis des équipements électriques dans des sites isolés, enfin, la baisse des coûts de production élargit le champ d'application de l'énergie photovoltaïque à la production d'électricité sur les réseaux électriques.

... Marché mondial

Depuis plusieurs années, les installations de panneaux photovoltaïques sont accélérées par des programmes nationaux offrant des incitations financières telles que des tarifs de rachats bonifiés de l'électricité produite pour le réseau public, notamment en Allemagne, Japon, Espagne, É.-U., Australie et dans d'autres pays.

En 2006, les nouvelles installations solaires photovoltaïques ont représenté, dans le monde, une puissance de 1500 MW , portant la totalité des installations mondiales à 6700 MW . Le Japon (1750 MW) , l'Allemagne (3063 MW) et les États-Unis (610 MW) représentent ensemble 81 % du marché mondial. Les installations connectées aux réseaux (sans stockage de l'électricité) représentent la majorité des nouvelles installations.

... Les producteurs solaires photovoltaïques

Les panneaux solaires sont installés par des particuliers souvent en toîture ou au sol. Mais la tendance s'oriente également vers des centrales solaires collectives. C'est ainsi que la France a mis en service en juillet 2005 une installation publique de 100 kW à Chambéry (Centrale des Monts - source ASDER)). A la Réunion en décembre 2006, une installation collective de 1 MW a été inaugurée. En septembre 2007, 2 600 m2 de panneaux solaires ont été installés sur la toiture du Stade Geoffroy-Guichard à Saint-Étienne pour une production annuelle de 207 MWh. Cette installation constituera dès lors la plus importante de France Métropolitaine (Source HELIOSE). La plus grande centrale solaire photovoltaïque du monde est actuellement située en Allemagne à Fribourg (Solarpark) et fait 12 MW (elle est passée de 10 à 12 MW en 2006). Mais elle ne le restera pas puisque de nombreux projets sont à l'étude ou en cours de réalisation :

... . Brandis, Allemagne : 40 MW ; prévue en service en 2009
... . Las Végas, Etats Unis : 18 MW;
... . Moura, Portugal : 62 MW;
... . Dunhuang, Chine : 100 MW;
... . Mildura (Canberra), Australie : 154 MW.

... Recherche

La recherche est très active dans le domaine du solaire photovoltaïque. Les prix diminuent constamment et les rendements progressent.

En 20 ans, les rendements sont passés de 15 % à 40,7 % dans les laboratoires. Ce dernier chiffre est celui obtenu par la société Spectrolab , filiale de Boeing qui travaille dans le domaine spatial . Les rendements des systèmes disponibles commercialement sont quant à eux passés de 5 % à 22 %.

La technologie basée sur le silicium a un développement comparable à celui de l'informatique. De nombreuses sociétés actives dans ce domaine, comme Sharp, sont aussi actives dans l'électronique.

Outre l'amélioration constante des produits à base de silicium, on peut citer quatre technologies innovantes et sans doute promises à un bel avenir :

... . les cellules photovoltaïques en plastique
... . les cellules de Graetzel
... . les concentrateurs photovoltaïques
... . les couches minces métalliques ( CIS ) n'utilisant pas de silicium .

Récemment, deux chercheurs japonais de l'université Toin de Yokohama - Tsutomu Miyasaka et Takurou Murakami - ont conçu un capteur révolutionnaire capable de stocker l'énergie solaire sans batterie. Ce dispositif nommé photo-condensateur promet une nette simplification des installations photovoltaïques. Selon ses concepteurs, ce capteur serait deux fois plus performant que les capteurs classiques à base de silicium et pourrait donc fonctionner avec une lumière de faible intensité, comme à l'intérieur d'un bâtiment ou par temps voilé.

Un autre domaine de recherche est celui de l'intégration des composants photovoltaïques dans les éléments de construction, ce qui diminue fortement le coût global (tuiles, panneaux de toiture, vitrages, façades, etc) et améliore l'architecture du bâtiment.