Introduction

Cette fois-ci, nous allons vous parler des « cellules solaires à pérovskite ».
Une technologie est actuellement sur le point de transformer radicalement l'avenir de l'énergie.
Il s'agit de la « cellule solaire à pérovskite ».
Selon la « Stratégie pour les cellules solaires de nouvelle génération » annoncée par le ministère de l'Économie, du Commerce et de l'Industrie en novembre 2024, l'objectif est d'introduire 20 GW (équivalent à la puissance de 20 centrales nucléaires) de cellules solaires à pérovskite d'ici 2040.

Ce contexte s'inscrit dans un climat de crise lié à la situation actuelle, où la Chine domine la production d'énergie solaire et où le Japon bénéficie d'un avantage géopolitique en tant que grand producteur d'iode.
Dans cet article, nous expliquerons les innovations apportées par la technologie pérovskite, qui attire l'attention dans ce contexte, et sa place en tant que stratégie nationale.

Que sont les cellules solaires à pérovskite ?

Les cellules solaires à pérovskite sont des cellules solaires qui utilisent un matériau à structure cristalline appelé pérovskite comme couche d'absorption de la lumière. Leurs principales caractéristiques sont les suivantes :

Haute efficacité

Selon le dernier rapport publié par l'Institut national des sciences et technologies industrielles avancées, un rendement de conversion de 26,7 %, proche de la limite théorique, a été démontré pour les cellules solaires à jonction unique, et un rendement de conversion de 28,7 % a été démontré pour les cellules solaires à jonctions multiples.
« L'université de Kyoto et d'autres institutions réalisent une cellule photovoltaïque tandem entièrement pérovskite »

Faible coût

L'utilisation de la technologie d'impression (méthode de revêtement par centrifugation) permettrait de la fabriquer à une température plus basse et en un temps plus court que les cellules solaires en silicium.

Souplesse et légèreté

Avec une épaisseur inférieure à 1 μm et une flexibilité comparable à celle d'un film, il augmente considérablement la flexibilité des lieux d'installation, tels que sur le verre, les murs extérieurs et les vêtements.

Avantage géopolitique et sécurité énergétique du Japon

Le Japon est le deuxième producteur mondial d'iode, l'une des principales matières premières des cellules solaires pérovskites, représentant environ 30 % de la production mondiale.
Parmi celles-ci, l'iode provenant de la saumure des gisements de gaz de la préfecture de Chiba est une ressource importante, représentant environ 80 % de la production nationale.

La Chine assure la majeure partie de la production mondiale de silicium de haute pureté, matière première des cellules solaires, et les risques d'approvisionnement ont toujours été une source de préoccupation. Ce risque concerne non seulement le Japon, mais aussi de nombreux pays à travers le monde.
En revanche, le fait que certaines des principales matières premières pour les cellules solaires à pérovskite puissent être approvisionnées de manière constante au Japon constitue une étape majeure vers la production et la consommation locales d'énergie.

De plus, comme il est possible de réaffecter les installations des usines chimiques existantes, la production peut se poursuivre même dans le cas peu probable d'une perturbation des réseaux d'approvisionnement internationaux, ce qui est considéré comme extrêmement important en termes de sécurité énergétique.

chaînes d'approvisionnement nationales et création d'emplois

L'utilisation généralisée des cellules solaires à pérovskite devrait engendrer bien plus qu'une simple innovation technologique : elle contribuera également à la mise en place d'une chaîne d'approvisionnement autonome au Japon et à la création de nouvelles opportunités d'emploi.

De nombreux matériaux nécessaires à la fabrication peuvent être achetés localement, et les installations des usines chimiques et des usines de composants électroniques existantes peuvent être réaménagées ; les bases de l'industrie des équipements sont donc déjà en place au niveau national.

Selon la « Stratégie pour les cellules solaires de nouvelle génération » publiée par le ministère de l'Économie, du Commerce et de l'Industrie en novembre 2024, si la production de masse de cellules solaires pérovskites se généralise, des emplois devraient être créés dans les domaines suivants d'ici 2030.

• Industrie chimique : plus de 30 000 personnes
• Industrie de la construction - Installation et construction : Plus de 40 000 personnes
• Entreprise de gestion conservatrice : plus de 20 000 employés

Par ailleurs, des initiatives de création d'emplois ont également été lancées dans les zones rurales. Par exemple, dans la région de Tohoku, des efforts sont en cours pour mettre en place des centres de formation pour les ingénieurs en construction d'équipements de production d'énergie.

Le potentiel des cellules solaires tandem

Les cellules solaires à pérovskite sont très efficaces individuellement, mais leur rendement de conversion peut être encore augmenté en les empilant avec des cellules solaires en silicium dans une configuration « tandem ».
Dans ce cas, la limite théorique serait de 43 % maximum (source : PR TIMES (Toshiba Infrastructure Systems) ), et si l'application pratique progresse, elle pourrait bouleverser les idées reçues sur les cellules solaires.

Exemples d'initiatives d'entreprises nationales

Les entreprises nationales commencent également à prendre des mesures. Selon un communiqué officiel de Sekisui Chemical , la société vise à mettre en place un système de production à grande échelle d'une capacité de 100 MW par an d'ici 2027.
Toshiba a également atteint un rendement de plus de 31 % dans ses cellules solaires tandem lors de démonstrations et travaille actuellement à leur commercialisation.

résumé

Les cellules solaires pérovskites constituent une technologie énergétique rare qui combine de multiples avantages, tels que la légèreté, la flexibilité, un rendement élevé et un faible coût, et le Japon peut jouer un rôle de premier plan dans tous les aspects du processus, de l'approvisionnement en matières premières à la fabrication et à l'installation.

Tirant les leçons de la perte de leadership du Japon dans le secteur des semi-conducteurs, il est nécessaire de promouvoir stratégiquement l'énergie solaire, en s'appuyant sur la production nationale et la protection de la propriété intellectuelle. L'objectif gouvernemental d'atteindre une capacité de 20 GW d'ici 2040 n'est qu'une première étape.

Les cellules solaires pérovskites ne constituent pas seulement une innovation technologique ; elles représentent également une opportunité pour une « révolution industrielle Reiwa » qui soutiendra la sécurité énergétique et la relance industrielle du Japon.