La France accélère dans la course aux modules tandem pérovskite-silicium

Un nouveau record de rendement qui ouvre la voie

Le 18 juin dernier, l’Institut Photovoltaïque d’Île-de-France (IPVF) et l’Université de technologie de Delft (TU Delft) ont annoncé avoir atteint un rendement de 31 % sur une cellule tandem pérovskite-silicium de 4 cm². Cette performance marque une étape clé pour la filière photovoltaïque européenne, car elle s’inscrit dans la dynamique mondiale de franchissement du seuil des 30 % en laboratoire. Jusqu’à présent, la plupart des records étaient détenus par des instituts asiatiques ou américains. Ce résultat replace la France et l’Europe sur la carte de l’innovation photovoltaïque de pointe.

Les cellules tandem combinent une couche de pérovskite, capable de capter efficacement les photons à haute énergie, avec une cellule en silicium cristallin qui exploite le reste du spectre solaire. Cette architecture permet de dépasser la limite théorique de Shockley-Queisser (environ 33 % pour une simple jonction) et d’approcher les 40 % potentiels. Le record de 31 % n’est donc pas seulement symbolique : il prouve la viabilité technique de cette technologie pour les futures générations de panneaux solaires.

Un procédé de dépôt compatible avec l’industrie

L’originalité de cette avancée réside moins dans le rendement lui-même que dans la méthode employée. Les chercheurs expliquent que la couche de pérovskite a été déposée par un procédé de revêtement à puces fentes (« slot-die coating ») réalisé dans l’air ambiant, et non en boîte à gants sous atmosphère contrôlée. Ce choix est délibéré : il vise à démontrer que le procédé peut être industrialisé à grande échelle. Chandralina Patra, chercheuse postdoctorale à l’IPVF et à l’École Polytechnique, souligne : « Démontrer ce niveau de performance grâce à un processus de dépôt évolutif est une étape importante vers la commercialisation. »

La cellule silicium utilisée est une hétérojonction nanotexturée développée à Delft, optimisée pour maximiser l’absorption lumineuse. La combinaison des deux couches a été précisément ajustée pour éviter les pertes par recombinaison. Cependant, la surface de 4 cm² reste encore loin des formats modules industriels (souvent supérieurs à 1 m²). De plus, aucune donnée détaillée sur la stabilité à long terme n’a été publiée à ce jour. Comme souvent avec les tandems, le véritable défi est de maintenir un rendement élevé sur de grandes surfaces et dans la durée, sous conditions réelles d’ensoleillement et de température.

L’enjeu de l’industrialisation en France

Derrière ce record se dessine une stratégie industrielle française. L’IPVF travaille en étroite collaboration avec l’industriel Voltec Solar dans le cadre du projet STaFF (Souveraineté industrielle Tandem de Fabrication Française). Ce programme, doté de 20 millions d’euros sur trois ans (dont 8,6 millions issus de France 2030), vise à réaliser des démonstrateurs de modules tandem pérovskite-silicium au format 60 x 30 cm avec un rendement cible de 26 % d’ici 2027. L’objectif est de valider la reproductibilité du dépôt, le contrôle qualité et la tenue des matériaux dans des conditions proches du réel.

Le choix du format intermédiaire (60 x 30 cm) est stratégique : il permet de tester les procédés de fabrication à une échelle semi-industrielle, sans nécessiter d’investissements colossaux. Si cette phase est concluante, l’étape suivante sera le passage au format standard (environ 1,6 m²) pour une production en série. Le projet STaFF s’inscrit dans une volonté plus large de souveraineté énergétique française, alors que la production de panneaux solaires est aujourd’hui très largement dominée par la Chine.

Les défis techniques à relever

Pour que les modules tandem deviennent une réalité commerciale, plusieurs obstacles doivent être levés :

• Stabilité à long terme : les pérovskites sont sensibles à l’humidité, à la chaleur et aux rayons UV. Des encapsulations avancées sont à l’étude.
• Homogénéité des dépôts : passer de 4 cm² à plusieurs dizaines de cm² sans défauts est un saut d’échelle considérable.
• Coût : les matériaux et procédés doivent rester compétitifs face au silicium seul, dont le coût a fortement baissé.

La concurrence internationale s’intensifie

La France n’est pas seule dans cette course. Plusieurs acteurs mondiaux progressent rapidement sur la technologie tandem, chacun avec sa stratégie.

Oxford PV : un module à 25,6 %

La société britannique Oxford PV a annoncé en ce même mois de juin 2025 un module tandem pérovskite-silicium atteignant 25,6 % de rendement, en partenariat avec l’institut allemand Fraunhofer ISE. Ce résultat sur un module de taille réelle (environ 1 m²) montre que l’industrialisation est déjà bien avancée. Oxford PV a déjà ouvert une ligne de production pilote en Allemagne et vise une commercialisation dès 2026.

Hanwha Qcells et les acteurs asiatiques

Le fabricant sud-coréen Hanwha Qcells a récemment annoncé la transformation de ses deux lignes pilotes tandem (en Corée du Sud et en Allemagne) vers une phase de développement commercial. Par ailleurs, des instituts de recherche chinois (comme l’Université de Nankai ou l’Académie chinoise des sciences) multiplient les records en laboratoire, souvent au-delà de 30 % sur de petites surfaces. Le géant chinois Longi a également dévoilé des prototypes atteignant 26 % sur des modules de grande taille.

Si la ligne de départ est déjà loin derrière pour les européens, personne n’a encore réellement franchi la ligne d’arrivée. La production de masse de modules tandem stables et rentables n’a pas encore débuté. Ce répit relatif laisse une fenêtre d’opportunité pour les acteurs français et européens, à condition d’accélérer les investissements et les partenariats.

Perspectives et enjeux pour le photovoltaïque français

La réussite du projet STaFF et le record de l’IPVF/TU Delft placent la France dans une position crédible pour participer à la prochaine révolution photovoltaïque. Le soutien public via France 2030 est essentiel, mais il devra être complété par des investissements privés et une montée en compétence des acteurs industriels. La création d’une filière française de fabrication de modules tandem pourrait réduire la dépendance aux importations chinoises et renforcer la souveraineté énergétique nationale.

D’autres pistes sont explorées, comme les tandems entièrement pérovskite (sans silicium) ou les cellules à base de nouveaux matériaux (comme les chalcogénures). Mais pour l’instant, la combinaison pérovskite-silicium semble la plus mature technologiquement et la plus proche d’une commercialisation à grande échelle.

Pour en savoir plus sur les travaux de l’IPVF, consultez leur site officiel : IPVF. Les résultats détaillés de TU Delft sur l’hétérojonction sont disponibles via TU Delft. Enfin, suivez les annonces d’Oxford PV sur leur site web.

En conclusion, la France est en bonne voie dans la course aux modules tandem, mais la compétition est mondiale et intense. Les prochains mois seront décisifs pour transformer les promesses de laboratoire en produits industriels fiables et compétitifs.

Questions fréquentes sur les cellules tandem pérovskite-silicium

Qu’est-ce qu’une cellule tandem pérovskite-silicium ?

Il s’agit d’une cellule solaire empilant une couche de pérovskite (qui absorbe les hautes énergies) sur une cellule en silicium (qui capte les basses énergies), permettant d’exploiter une plus grande partie du spectre solaire et d’atteindre des rendements théoriques supérieurs à 40 %.

Pourquoi le rendement de 31 % est-il important ?

Il démontre qu’un procédé compatible avec l’industrie (dépôt à l’air libre) peut atteindre des performances auparavant réservées à des méthodes de laboratoire coûteuses et lentes. C’est un signal fort pour les investisseurs et les fabricants.

Quand verra-t-on les premiers modules tandem dans nos maisons ?

Les prévisions les plus optimistes tablent sur une commercialisation entre 2027 et 2030, principalement pour des installations au sol et des grandes toitures, avant une diffusion grand public vers 2035.