Le photovoltaïque à hétérojonction franchit une nouvelle étape décisive dans sa quête de sobriété en matériaux critiques. Le laboratoire CEA-Liten, basé à l’Institut national de l’énergie solaire (INES) à Chambéry, a annoncé le 29 mai 2025 avoir atteint une consommation d’argent record de seulement 7 mg par watt-crête (mg/Wp) pour des modules solaires à hétérojonction. Cette performance représente une réduction de 50 % par rapport aux 14 mg/Wp obtenus un an plus tôt, et se rapproche à grands pas de l’objectif international de 5 mg/Wp fixé pour 2035.
Dans un contexte où le prix de l’argent ne cesse d’augmenter et où le secteur photovoltaïque consomme déjà près de 20 % de la production mondiale de ce métal précieux, cette avancée est cruciale pour l’industrie européenne. Elle démontre qu’il est possible de maintenir des rendements élevés tout en réduisant drastiquement l’usage de matières premières stratégiques.
Une percée technologique grâce au cuivre pur
La clé de ce record réside dans le passage à une métallisation entièrement en cuivre sur la face arrière des cellules. Les précédentes générations utilisaient des alliages argent-cuivre ou des revêtements d’argent pour protéger le cuivre de l’oxydation. Désormais, l’équipe du CEA a réussi à intégrer une solution 100 % cuivre, associée à des adhésifs électro-conducteurs (ECA) à très faible teneur en argent et à des rubans de cuivre.
Ce procédé innovant repose sur le développement de nouvelles particules « cœur-coquille » : un noyau de cuivre recouvert d’une fine couche d’argent, qui améliore la résistance à l’oxydation sans alourdir la consommation totale d’argent. L’interconnexion par ECA s’avère également compatible avec les futures cellules tandem silicium/pérovskite, dont les rendements dépassent déjà les 30 % en laboratoire. Cette technologie ouvre ainsi la voie à des modules encore plus performants et économes en matériaux.
Des défis techniques à surmonter
Malgré ces progrès, les tests de vieillissement accéléré ont révélé une dégradation de puissance supérieure à 4 % après 1 000 heures de chaleur humide (85 °C / 85 % d’humidité relative), contre moins de 3 % pour les modules utilisant des rubans partiellement argentés. La cause principale est l’oxydation du cuivre, qui affecte la conductivité des connexions.
Pour y remédier, les chercheurs du CEA prévoient d’intégrer systématiquement des joints d’étanchéité sur les bords des modules afin de limiter la pénétration d’humidité. Par ailleurs, l’optimisation des ECA à base de « cœur-coquille » devrait permettre de renforcer la barrière anticorrosion sans recourir à des métaux rares. Ces améliorations sont essentielles pour garantir une durée de vie commerciale comparable aux modules actuels, qui dépassent généralement les 25 ans.
Des perspectives prometteuses pour l’industrie européenne
Au-delà du chiffre symbolique de 7 mg/Wp, le CEA insiste sur un autre avantage majeur de son procédé : l’absence totale de plomb et de bismuth, deux substances soumises à des réglementations environnementales de plus en plus strictes (comme la directive RoHS). Cette approche « sans métaux lourds » s’inscrit parfaitement dans les objectifs de durabilité de l’Union européenne, qui cherche à réduire sa dépendance aux importations de matières premières critiques.
Selon une étude de l’Agence internationale de l’énergie (AIE), la demande d’argent pour le photovoltaïque pourrait tripler d’ici 2030 si les innovations de réduction ne se concrétisent pas. La technologie développée par le CEA-INES offre donc une réponse concrète à cet enjeu stratégique. Elle permet également de limiter l’empreinte carbone des modules, le cuivre étant moins énergivore à extraire et à recycler que l’argent.
Les prochaines étapes pour l’équipe de recherche consisteront à valider la fiabilité à long terme des modules 100 % cuivre, à élargir le procédé à des cellules de grande surface et à collaborer avec des industriels pour un transfert à l’échelle pré-commerciale. Si tout se déroule comme prévu, les premiers modules à très faible teneur en argent pourraient arriver sur le marché dès 2027-2028.
Pour en savoir plus sur les travaux du CEA-Liten dans le domaine photovoltaïque, vous pouvez consulter le site officiel du CEA. Une analyse approfondie des enjeux de l’argent dans le solaire est également disponible sur le portail de l’association SolarPower Europe.
