La Chine régresse encore cette fois dans l’énergie solaire

Les entreprises chinoises contrôlent plus de 80 % de la chaîne d’approvisionnement mondiale des panneaux solaires en silicium, et la part de la Chine dans le polysilicium, le matériau de base des panneaux, est encore plus élevée. « Le monde dépendra presque entièrement de la Chine pour l’approvisionnement en éléments de base essentiels à la production de panneaux solaires jusqu’en 2025 », déclare l’Agence internationale de l’énergie.

Aux États-Unis, l’administration Biden cherche à mettre en place une chaîne d’approvisionnement nationale en panneaux solaires. Le Japon, également à la recherche d’une solution solaire locale, se concentre sur ce que l’on appelle des cellules solaires à pérovskite qui n’utilisent pas de silicium. 

Inventées par le scientifique japonais Tsutomu Miyasaka, les cellules utilisent des minéraux formant une structure cristalline appelée pérovskite, qui peut être utilisée dans un appareil permettant de transformer les rayons du soleil en électricité.

L’iode est un élément clé dans la fabrication de la pérovskite. Bien qu’il ne soit pas une puissance majeure en matière de ressources, le Japon se trouve être le second producteur mondial d’iode après le Chili, représentant environ un tiers de la production mondiale. 

« Regardez ce que fait la Chine avec les semi-conducteurs. C’est de l’intimidation », a déclaré Miyasaka, faisant référence aux restrictions d’exportation imposées par Pékin sur les éléments rares, le gallium et le germanium, utilisés dans les puces. « Avec les cellules pérovskites, les composants peuvent être fabriqués localement. »

Les cellules pérovskites font l’objet de recherches depuis plus d’une décennie, mais au départ, elles ne pouvaient pas égaler les cellules au silicium en termes d’efficacité pour transformer la lumière en électricité et avaient tendance à se dégrader dans des conditions humides.

Ainsi, la pérovskite a été utilisée à l’intérieur de panneaux de silicium recouverts de verre pour augmenter l’efficacité de ce que l’on appelle les cellules tandem, et les gouvernements aux États-Unis et ailleurs ont soutenu le développement de cellules tandem. 

Aujourd’hui, les cellules à base de pérovskite ont rattrapé, voire dépassé, leurs rivales en silicium, avec des taux de conversion allant jusqu’à 25 % ou plus, selon les données du Département américain de l’énergie. Cela se compare aux taux d’environ 18 à 22 % pour les panneaux de silicium commerciaux conventionnels.

Le défi consiste désormais à rendre les coûts compétitifs par rapport aux cellules au silicium et à résoudre le problème de l’humidité.

Les développeurs de cellules pérovskites affirment que leur polyvalence les distingue car elles sont légères et flexibles. La couche de pérovskite cristalline n’a qu’un micron d’épaisseur, ce qui donne une cellule qui pèse un dixième du poids et un vingtième de l’épaisseur des cellules solaires actuelles. Ils peuvent être installés sur des murs ou des surfaces courbes et produire de l’électricité sous un faible ensoleillement, même à l’intérieur. 

« Disons que vous vivez dans un appartement et que vous n’avez pas votre propre toit. Vous pouvez toujours placer les cellules pérovskites sur votre balcon. Considérez-le comme un appareil électroménager », a déclaré Miyasaka, professeur à l’Université Toin de Yokohama, qui travaillait auparavant chez un cinéaste photo.

Le Premier ministre japonais Fumio Kishida s’est engagé à rendre cette technologie commercialement viable d’ici deux ans. Le Japon importe près de 90 % de son énergie depuis la fermeture de la plupart de ses centrales nucléaires à la suite de la catastrophe nucléaire de Fukushima en 2011. 

L’objectif de Kishida est ambitieux, mais les ingénieurs et responsables japonais sont optimistes, citant les récentes avancées technologiques.  

Sekisui Chemical, un fournisseur de fabricants d’écrans, s’attaque au problème de l’humidité. Elle affirme avoir développé des scellants qui permettent à ses cellules de durer 10 ans.  

Sekisui teste ses cellules à pérovskite en extérieur sur des surfaces non adaptées aux panneaux de silicium, notamment sur le mur de son siège à Osaka. Il envisage de les installer dans les gares et autres établissements publics.

Le film solaire générateur d’électricité est similaire en apparence et au toucher au film que l’on mettait dans les appareils photo, sauf qu’il est plus large que le film d’appareil photo de 35 millimètres. 

Sekisui a produit des rouleaux tests de film de 30 centimètres et prévoit une production commerciale en 2025, a déclaré Takeharu Morita, directeur du projet.

Les partisans pensent que le coût de production sera finalement inférieur, car les cellules ne nécessitent pas le processus de chauffage énergivore nécessaire à la fabrication des cellules en silicium. 

Plus le film est large, plus il devient difficile de créer une couche fine et uniforme de pérovskite. Pour l’instant, cela signifie qu’une plus grande feuille de cellules pérovskites est moins efficace pour produire de l’énergie.

Certaines entreprises y voient une raison pour éviter dans un premier temps la concurrence directe avec les panneaux de silicium, en particulier dans la production à grande échelle.

EneCoat Technologies, une startup cofondée par un professeur de l’Université de Kyoto, envisage d’utiliser la pérovskite en intérieur et pour des appareils plus petits comme des détecteurs de mouvement qui consomment peu d’électricité.

La société a développé un moniteur portable de dioxyde de carbone alimenté par des cellules à pérovskite. Elle prévoit de démarrer la production commerciale de cellules destinées à un usage intérieur d’ici la fin de cette année.

EneCoat affirme que de petites cellules solaires à pérovskite comme celle-ci pourraient alimenter des appareils tels que des capteurs de mouvement. PHOTO : GEORGE NISHIYAMA/LE WALL STREET JOURNAL

« Nous voulons commencer par cibler les endroits où les panneaux de silicium ne peuvent pas être utilisés. Nous pensons qu’il existe un marché plus important là-bas », a déclaré Tamotsu Horiuchi, directeur de la technologie d’EneCoat.

Les entreprises japonaises ressentent déjà la pression de la Chine. Une entreprise, DaZheng (Jiangsu) Micro Nano Technology, affirme avoir commencé la production commerciale de cellules à pérovskite en 2022 et prévoit de multiplier par 10 sa capacité. 

De nombreux ingénieurs pensent que le Japon possède encore une avance technologique, car la création d’une couche de pérovskite ultra-fine et uniforme nécessite un savoir-faire précis, une force de la fabrication japonaise. 

« Plus c’est difficile, plus il sera difficile pour les Chinois de le copier », a déclaré Miyasaka, l’inventeur des cellules pérovskites.  

Beaucoup pensent à l’histoire des panneaux de silicium conventionnels. Les entreprises japonaises étaient initialement en tête de la part de production mondiale, pour ensuite céder leur domination à leurs rivaux chinois qui ont investi massivement dans les installations de production et ont réduit les prix avec l’aide de Pékin. 

« Nous avons gagné en technologie, mais perdu en business », a déclaré Hiroo Inoue, directeur général de l’Agence japonaise des ressources naturelles et de l’énergie, ajoutant que les entreprises japonaises ont subi un sort similaire dans les écrans à cristaux liquides et les semi-conducteurs. 

Tokyo a budgétisé plus de 400 millions de dollars pour aider les entreprises à produire en masse des cellules pérovskites. Le ministère américain de l’Énergie avait un programme de 29 millions de dollars au cours de l’exercice 2022 pour soutenir les technologies solaires, notamment la pérovskite. 

« Nous devons veiller à ne pas perdre en termes d’ampleur et de rapidité des investissements », a déclaré Inoue.

JForum.fr et WSJ