L’impact environnemental des modules solaires photovoltaïques à pérovskite

L’énergie solaire photovoltaïque est un moyen fiable et durable de produire de l’énergie. Une étude a évalué pour la première fois l’impact environnemental du cycle de vie des cellules solaires tandem pérovskite-sur-silicium produites industriellement. La conclusion : ces modules solaires tandem innovants sont encore plus respectueux de l’environnement que les modules conventionnels à hétérojonction en silicium sur leur durée de vie.

L’énergie solaire photovoltaïque (PV) joue un rôle crucial dans la décarbonisation des foyers, des entreprises et des industries. Elle est de plus en plus adoptée comme une solution de production d’énergie rentable, fiable et durable. La capacité solaire photovoltaïque installée dans le monde est passée de 2 GW en 2002 à plus de 1 TW (1000 GW) en 2022, et elle devrait continuer à augmenter considérablement au cours des prochaines décennies, les pays cherchant à atteindre leurs objectifs climatiques et à répondre à leurs besoins en matière de sécurité énergétique.

La technologie des cellules solaires à pérovskite sur silicium génère plus d’électricité que la technologie standard au silicium et est très prometteuse pour accélérer le déploiement de l’énergie solaire dans le monde. Cette technologie repose sur un système tandem dans lequel une cellule en pérovskite est déposée sur une cellule en silicium, ce qui maximise la puissance générée par la cellule combinée. Cette technologie tandem a battu des records mondiaux en matière d’efficacité de conversion solaire, qui atteint désormais plus de 31 %.

Il est essentiel de comprendre l’impact environnemental des modules photovoltaïques tout au long de leur cycle de vie pour concevoir des systèmes d’énergie solaire plus durables. Cependant, l’évaluation du cycle de vie des modules PV en pérovskite sur silicium s’est jusqu’à présent largement appuyée sur des données provenant de laboratoires et d’installations d’essai plutôt que de fabricants. Dans un article publié dans Sustainable Energy & Fuels, des chercheurs ont évalué pour la première fois la performance environnementale de modules photovoltaïques en pérovskite sur silicium produits industriellement.

« Nous avons constaté que les modules PV à pérovskite sur silicium sont plus avantageux pour l’environnement que les modules conventionnels à hétérojonction de silicium sur une durée de vie de 25 ans« , explique Bernd Stannowski du Helmholtz-Zentrum Berlin, co-auteur de l’étude.

Les chercheurs ont réalisé une évaluation complète du cycle de vie d’un module à pérovskite sur silicium dans un certain nombre de catégories, notamment le potentiel de réchauffement planétaire, la consommation d’eau, la toxicité humaine et marine et l’utilisation de métaux. Ils ont évalué l’apport en matériaux et en énergie pour le cycle de vie « du berceau à la porte » d’un module, couvrant tous les matériaux et l’apport en énergie pour la production de plaquettes, la fabrication de la cellule de pérovskite et la production du module.

Les chercheurs ont ensuite évalué l’impact environnemental du module tandem par rapport à l’électricité produite pendant sa durée de vie.

« Nous avons constaté que le module en pérovskite sur silicium a un impact environnemental inférieur de 6 à 18 % à celui d’un module en silicium, si l’on tient compte de l’énergie supplémentaire produite au cours des 25 ans de vie du module tandem« , explique Martin Roffeis, coauteur de l’étude à l’Université technique de Berlin.

Le module tandem utilisé dans l’étude produirait la même quantité d’électricité en 22 ans que le module à hétérojonction de silicium référencé en 25 ans.

« Le rendement supérieur de conversion de l’énergie du module tandem pérovskite-sur-silicium compense son impact sur l’environnement dû au matériau et aux processus supplémentaires de pérovskite« , note Jan-Christoph Goldschmidt, co-auteur qui a réalisé l’étude à l’Institut Fraunhofer pour les systèmes d’énergie solaire et qui est maintenant à l’Université Philipps de Marbourg.

L’étude révèle également que la performance environnementale d’un module en pérovskite sur silicium est largement influencée par l’énergie consommée lors de la production des plaquettes de silicium.

Oxford PV a fourni les données relatives aux modules en pérovskite sur silicium et aux processus pour l’étude à partir de sa ligne de fabrication en volume en Allemagne.

« La durabilité des matériaux et des chaînes d’approvisionnement solaires prend de plus en plus d’importance à mesure que le monde déploie le solaire à un niveau de plusieurs térawatts« , déclare Laura Miranda Pérez, responsable de la recherche sur les matériaux chez Oxford PV. « Nous espérons que notre contribution aidera l’industrie et la communauté scientifique au sens large à améliorer la conception, la production et la gestion de la fin de vie des technologies tandem, soutenant ainsi leur déploiement. »