Panneau solaire : avec une structure en bois, il serait plus écologique

Le panneau photovoltaïque avec cadre en bois étudié / Image : CEA-INES, modifiée par RE.

Les panneaux solaires sont de plus en plus plébiscités pour décarboner la production d’électricité. Néanmoins, ils ont un inconvénient : leur fabrication nécessite des quantités d’énergie importantes, entraînant ainsi des émissions de CO2. Pour atténuer ce défaut, des équipes de chercheurs français ont travaillé sur la question avec un allié surprenant : le bois. 

L’Institut national de l’énergie solaire (INES), une division du Commissariat à l’énergie atomique (CEA), vient de publier un article sur la fabrication d’un prototype de panneau photovoltaïque particulièrement bas-carbone. Ce prototype, dont la puissance est donnée à 566 Wc pour un rendement de 22,57 %, affiche ainsi un facteur d’émission de 313 kg d’équivalent CO2 par kilowatt-crête (CO2e/kWc). Cette valeur est nettement plus faible que les standards actuels qui sont plutôt situés entre 700 et 800 kg CO2e/kWc.

Pour parvenir à un tel résultat, l’équipe de recherche a identifié certains des éléments les plus impactants d’un point de vue environnemental, à savoir les plaquettes de silicium (wafers), la feuille de verre située sur les panneaux, ou encore le cadre de structure en aluminium. Ils ont ensuite travaillé à améliorer ces différents éléments en misant sur un compromis entre optimisation de l’impact environnemental, performances et durabilité. Les wafers constituent l’élément premier d’une cellule photovoltaïque. Ces plaquettes mesurent habituellement aux alentours de 200 micromètres (µm), mais les équipes de recherche sont parvenues à réduire cette épaisseur jusqu’à moins de 120 μm, ce qui permet un usage réduit du silicium.

De la même manière, les interconnexions entre les cellules ont été retravaillées, ce qui permet de limiter la quantité d’argent nécessaire à la fabrication d’un panneau. Pour faciliter le recyclage des panneaux, l’encapsulation des modules a été réalisée à partir de thermoplastique. Dans la même optique, le backsheet, c’est-à-dire la plaque arrière des panneaux, a été réalisée sans fluor. Enfin, la vitre placée au-dessus des modules photovoltaïques a été affinée. Pour finir, l’équipe a travaillé sur le possible remplacement du cadre en aluminium par une structure en bois qui permet, à elle seule, de réduire l’impact environnemental du panneau de presque 60 kgCO2e/kWc.

La chasse au carbone continue

Les résultats obtenus sont encourageants, et placent le prototype parmi les panneaux photovoltaïques les moins polluants au monde. Néanmoins, d’autres acteurs parviennent à produire des panneaux au facteur d’émission inférieur à 450 kgCO2e/kWc. C’est le cas de l’entreprise Jinkosolar, dont la production du panneau émet 450 kgCO2eq/kWc, ou le modèle conçu par QCells (386 kgCO2eq/kWc). La société Husan s’approche encore plus avec un panneau émettant 366,12 kgCO2eq/kWc.

Face à cette concurrence bénéfique, les équipes de l’institut travaillent déjà sur des pistes d’amélioration de leur prototype. En plus de continuer à fiabiliser la structure en bois, elles étudient quels matériaux alternatifs pourraient être utilisés afin de réduire un peu plus les émissions liées à la fabrication du panneau. Une de ces nouvelles pistes d’amélioration consisterait à se passer d’aluminium au niveau du backsheet, sans perdre en durabilité.