Quelles sont les technologies du solaire PV ?

Les technologies commerciales.

• Le silicium. Les modules en silicium sont aujourd’hui la technologie dominante (95 % du marché). Les modules sont faits d’assemblages de plaquettes de silicium monocristallin, qui remplacent progressivement le silicium polycristallin d’aspect marbré, qui était moins cher à fabriquer mais moins efficace. L’efficacité des modules a augmenté d’environ 0,5 % par an au cours des dernières années grâce à une évolution de la technologie des cellules : la technologie Al-BSF (Aluminium Back Surface Field) utilisée pendant longtemps est aujourd’hui remplacée par la technologie PERC (Passivated Emitter and Rear Cell). Les prochaines technologies, qui commencent à être industrialisées dans les usines les plus récentes, sont les TOPCon (Tunneling Oxide Passivated Contact) et HJT (cellule à hétérojonction). En 2023, les meilleurs modules commerciaux ont des rendements supérieurs à 22 %. Les cellules solaires records ont atteint une efficacité de 26.8 % [1].
• Les couches minces. Le cellules en couches minces en alliages CdTe et plus marginalement CIGS représentent un peu moins de 5 % du marché. Les matériaux sont déposés en couches  de 2 à 4 µm d’épaisseur sur du verre ou sur un substrat flexible, les modules présentent un aspect homogène. Les rendements des modules commerciaux restent inférieurs à 20%, et les records de cellules sont de 22,3 % pour le CdTe et 23,6 % pour le CIGS) [1]. D’autres alliages formés de matériaux abondants sont à l’étude : CZTS, SbSSe, et les perovskites hybrides (voir ci-dessous).
• Les multi-jonctions III-V. Les applications spatiales utilisent des cellules multi-jonctions en semiconducteurs III-V (GaAs, AlGaAs) et germanium, malgré leur coût très élevé (de l’ordre de 100 €/W) : l’empilement de plusieurs matériaux permet d’atteindre des efficacités de 32 % pour les cellules commerciales, et 39,5 % pour la cellule record [1].
• Les organiques. Il existe également des cellules et modules commerciaux formés de matériaux organiques (polymères). Ils ont l’avantage d’être peu chers, légers et souples, mais leurs efficacités sont nettement plus faibles (record de 19,2 % [1]). Cette technologie est aujourd’hui dédiée à des marchés de niche.

Les technologies émergentes.

• Les pérovskites. Les pérovskites hybrides, formés d’halogénures de plomb et de ligands organiques, sont apparus récemment et ont connu un fort développement avec l’obtention rapide de rendements très élevés (record de 26.1 % [2]). La production industrielle de cette technologie est en développement. Les obstacles pour leur commercialisation portent en particulier sur la durée de vie des cellules solaires, et sur leur utilisation de plomb.
• Les tandems. L’efficacité maximale théorique des cellules solaires « simple jonction » en silicium est autour de 30 %. Pour dépasser cette limite, la prochaine génération de cellules devrait être formée de tandems (ou « multi-jonctions ») associant une cellule en couche mince sur une cellule en silicium.

Les cellules solaires en pérovskites hybrides, qui peuvent être fabriquées par voie liquide, sont considérées comme la solution la plus prometteuse pour fabriquer des tandems à bas coût avec des efficacités supérieurs à 30 %. Les cellules tandems records en pérovskite sur silicium atteignent 33,7 % en 2023 [2].