Pour faire simple
Un panneau PV requiert de nombreux éléments. Il faut à la fois des matériaux fonctionnels (Si, Ag…) qui participent directement à la conversion d’énergie ; et des matériaux de structure liés au module (Al, verre, plastiques…) et à l’installation (acier, béton…). Les matériaux fonctionnels représentent 50 % du coût, mais moins de 5 % de la masse.
Pour aller plus loin
Les quantités exactes de matière dépendent du type d’installation (au sol, en toiture, flottant…) et du périmètre considéré (par unité de surface, par watt installé ou par kWh produit). On donne ici des ordres de grandeur [1-5] pour des panneaux silicium installés au sol, sans inclure l’électronique de raccordement.
| Poids en gramme | |||||
| Matériau | Usage | Rôle | par m2 | par Wc efficacité : 20 % | par kWh ensoleillement 1700 kWh/m2/an facteur de perf. 85 % 25 ans, -0,5 %/an |
| Silicium | Cellule | Absorbeur | 600 | 3 | 0,1 |
| Gallium ou Bore | Cellule | Dopant | 0,000 2 | 0,000 001 | 0,000 000 003 |
| Argent | Cellule | Contact | 4 | 0,02 | 0,000 6 |
| Aluminium | Module (+ cellule) | Cadre (+ contact) | 1 600 | 8 | 0,24 |
| Plastique | Module | Encapsulant + support arrière | 1 700 | 8,5 | 0,25 |
| Verre | Module | Face avant | 8 000 | 40 | 1,2 |
| Cuivre | Module | Connexion | 900 | 4,5 | 0,14 |
| Béton | Installation (sol) | Fondation | 12 000 | 60 | 1,8 |
| Acier | Installation (sol) | Rack | 14 000 | 70 | 2,1 |
En terme de masse, un panneau PV contient surtout de l’aluminium et du verre (83 % de la masse). Mais la valeur des matériaux est concentrée dans la couche de silicium (40 %) et dans les contacts métalliques (15-30 %), qui représentent une fraction minime de la masse [6]. On ne présente ici que la technologie silicium, qui domine largement le marché mondial.
Sources
- European Commission, Joint Research Centre, S. Carrara et al., Raw materials demand for wind and solar PV technologies in the transition towards a decarbonised energy system, 2020. https://doi.org/10.2760/160859.
- R. Frischknecht et al., Life Cycle Inventories and Life Cycle Assessment of Photovoltaic Systems, IEA-PVPS, 2020.
- J. Jean et al., Pathways for solar photovoltaics, Energy Environ. Sci., 2015. https://doi.org/10.1039/C4EE04073B.
- E. Gervais et al., Raw material needs for the large-scale deployment of photovoltaics, Renewable and Sustainable Energy Reviews 113, 110589, 2020. https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110589.
- D. Suchet & E. Johnson, Une introduction à l’énergie solaire photovoltaïque, EDP Sciences Ed., 2023.
- IEA, Special Report on Solar PV Global Supply Chains, 2022, https://www.iea.org/reports/solar-pv-global-supply-chains, p.21.