Panneaux solaires sans verre : le CEA et le CSEM testent des polymères biosourcés

Oui, on peut fabriquer un panneau photovoltaïque sans verre : le CEA et son partenaire suisse, le CSEM, ont assemblé des modules légers dont les deux faces sont en polymère biosourcé, avec à la clé une empreinte carbone des matériaux d’assemblage réduite de 70 % (hors cellules) par rapport à un module verre-verre produit en Asie. Le verre pèse lourd dans le bilan carbone d’un panneau, et les fabricants cherchent à s’en passer pour se démarquer de leurs concurrents.

Pourquoi s’attaquer au verre des modules

Dans un panneau solaire classique, le verre figure parmi les composants qui alourdissent le plus l’empreinte carbone. Le remplacer par un matériau moins émetteur est donc un levier évident pour les industriels qui veulent afficher un meilleur bilan environnemental. La difficulté est de ne rien sacrifier en route : le module doit rester fiable dans la durée et compétitif face aux produits existants.

C’est précisément l’équilibre recherché par les deux centres de recherche : gagner sur l’environnement sans dégrader les performances techniques et économiques du panneau. Pour un particulier, ces deux critères restent ceux qui pèsent sur le prix d’une installation solaire.

Ce que les chercheurs ont mis au point

Des faces en polymère d’origine biologique

Le CEA s’est concentré sur des panneaux légers équipés de cellules hétérojonction. L’enjeu était de trouver une solution fiable pour se passer du verre lors de l’assemblage. L’équipe a retenu des polymères biosourcés, associés à des encapsulants eux aussi biosourcés et innovants : un thermoplastique qui ne réticule pas.

Les faces avant et arrière, d’origine européenne, ne contiennent aucun fluoropolymère. Des essais d’adhérence ont permis de sélectionner, pour la face avant, un polymère biosourcé qui fonctionne bien avec les encapsulants étudiés dans le projet.

Un gain carbone net, mais concentré sur l’enveloppe

Avec un assemblage réalisé en France, cette nomenclature biosourcée divise fortement l’empreinte carbone des matériaux : 70 % de moins, hors cellules, qu’un module de référence fabriqué en Asie avec du verre sur ses deux faces. À l’échelle du panneau entier, en intégrant les plaquettes de silicium et les cellules, qui restent les premiers postes d’émissions, la baisse atteint 13 %.

Une durabilité encore inférieure au verre

Les essais de vieillissement en chaleur humide sont jugés encourageants. Le module sans verre a supporté 2 000 heures, soit deux fois l’exigence de la norme, en perdant moins de 5 %. Le module de référence est allé jusqu’à 3 000 heures, trois fois l’exigence de la norme IEC. L’écart avec le verre existe donc toujours, et c’est un point à suivre de près : la durée de vie conditionne directement la rentabilité des panneaux solaires.

Le cadre : le projet européen Resilex

Le travail a été mené dans le cadre de Resilex, financé par Horizon Europe. Ce projet cherche à réutiliser le silicium, à recycler les modules photovoltaïques en fin de vie et à imaginer de nouveaux produits ainsi que des pistes pour réduire l’impact environnemental de la fabrication des panneaux. L’Institut national de l’énergie solaire (INES) a présenté ces résultats sur son site. Plus d’informations sur les travaux des deux partenaires : CEA et CSEM.

Questions fréquentes

Peut-on remplacer le verre d’un panneau solaire par du plastique ?

Le CEA et le CSEM ont montré qu’un module léger à cellules hétérojonction peut utiliser un polymère biosourcé sur ses deux faces, sans verre ni fluoropolymère. Il s’agit de prototypes de recherche, pas encore de produits du commerce.

Quel gain carbone apporte un panneau solaire sans verre ?

Selon le CEA, les matériaux d’assemblage biosourcés, assemblés en France, émettent 70 % de moins (hors cellules) qu’un module verre-verre fabriqué en Asie. Sur le panneau complet, cellules et plaquettes de silicium comprises, la réduction est de 13 %.

Un panneau solaire biosourcé dure-t-il aussi longtemps ?

Pas encore tout à fait. En chaleur humide, le prototype a tenu 2 000 heures avec moins de 5 % de perte, deux fois l’exigence de la norme, quand le module de référence en verre a atteint 3 000 heures.