Parmi ces technologies, les cellules photovoltaïques à couches minces représentaient auparavant moins de 5 % des installations solaires mondiales. Cependant, face à la demande énergétique croissante, aux objectifs ambitieux de décarbonation et aux progrès de l'innovation technologique, les cellules photovoltaïques à couches minces pourraient connaître une avancée majeure.
Le rapport récemment publié par IDTechEx, intitulé « Marché du photovoltaïque à couches minces 2025-2035 : Technologies, acteurs et tendances », offre une analyse approfondie du secteur du photovoltaïque à couches minces. Ce rapport couvre un large éventail de technologies, notamment les cellules solaires à colorant (DSSC), les cellules photovoltaïques organiques (OPV), les cellules photovoltaïques à pérovskite, le tellurure de cadmium (CdTe), le séléniure de cuivre, d'indium et de gallium (CIGS), l'arséniure de gallium (GaAs), le silicium amorphe (a-Si) et le sulfure de cuivre, de zinc et d'étain (CZTS). Les profils de plus de 35 acteurs clés du marché, ainsi qu'une analyse détaillée des principales applications telles que les centrales solaires, les toitures résidentielles, le photovoltaïque intégré au bâtiment (BIPV) et l'électronique sans fil, permettent d'établir des prévisions précises sur 10 ans pour l'ensemble du marché solaire. IDTechEx prévoit que le marché du photovoltaïque à couches minces dépassera les 11 milliards de dollars américains d'ici 2035, après être passé de 5 milliards de dollars américains en 2025, marquant ainsi un changement fondamental pour le secteur de l'énergie solaire à couches minces.
Qu'est-ce que le photovoltaïque en couches minces ?
Les cellules solaires à couches minces constituent une sous-catégorie des cellules photovoltaïques et fonctionnent grâce à des couches semi-conductrices extrêmement fines. Contrairement aux cellules solaires en silicium, qui utilisent des plaquettes épaisses et rigides, ces couches ne mesurent généralement que quelques nanomètres ou micromètres d'épaisseur, ce qui permet de réaliser des modules solaires ultralégers et flexibles. Le fonctionnement des cellules photovoltaïques à couches minces est essentiellement le même que celui des technologies solaires traditionnelles au silicium : elles convertissent la lumière incidente en électricité grâce à l'effet photovoltaïque.
Le photovoltaïque en couches minces ne représente qu'une faible part du marché mondial de l'énergie solaire. La domination du silicium photovoltaïque, conjuguée à ses limitations de performance, aux contraintes liées aux matériaux et aux coûts de fabrication élevés, a freiné l'adoption de cette technologie. Toutefois, les progrès en science des matériaux, l'élargissement des applications et le développement de nouvelles technologies pourraient relancer la croissance du secteur du photovoltaïque en couches minces au cours de la prochaine décennie.
Les nouvelles applications stimulent la croissance du marché
L'un des principaux domaines où le photovoltaïque à couches minces gagne du terrain est le photovoltaïque intégré au bâtiment (PVIB). Contrairement aux panneaux photovoltaïques classiques installés sur les toitures, l'énergie solaire à couches minces peut être intégrée harmonieusement aux bâtiments, notamment aux murs, aux façades et aux fenêtres. Certains modules sont jusqu'à 90 % plus légers que les panneaux en silicium, ce qui réduit considérablement les modifications structurelles nécessaires et en fait une solution idéale pour la production d'énergie en milieu urbain. Compte tenu de l'abondance d'espace vertical disponible dans les villes, le PVIB pourrait contribuer aux objectifs mondiaux en matière d'énergies renouvelables tout en minimisant l'impact sur l'utilisation des sols
Une autre application prometteuse réside dans l'électronique autonome et l'Internet des objets (IoT). Avec la prolifération des appareils intelligents, le photovoltaïque en couches minces (TFP) s'impose comme une source d'énergie durable pour les petits appareils sans fil. Ces petits appareils électroniques (objets connectés) consomment généralement peu d'énergie et sont souvent installés en intérieur. Tant que la cellule solaire fonctionne au-dessus d'un seuil minimal et peut fonctionner en faible luminosité, son rendement précis n'est pas crucial, ce qui réduit le besoin de cellules solaires coûteuses et à haut rendement. Ce marché émergent est actuellement ciblé par les technologies de cellules solaires organiques et à colorant. Il est déjà possible d'acheter de petits appareils électroniques autonomes fonctionnant grâce à ces modules solaires ultra-minces, tels que des compteurs de personnes, des capteurs d'humidité, des casques audio et des claviers. Le photovoltaïque en couches minces offre, de manière générale, une alternative fiable aux batteries, contribuant à réduire les coûts de remplacement et à améliorer la durée de vie des appareils.
Photovoltaïque à pérovskite : une révolution pour l’énergie solaire en couches minces
Parmi les développements les plus prometteurs pour le marché de l'énergie solaire à couches minces figure l'émergence du photovoltaïque à pérovskite. Cette technologie a suscité un vif intérêt dans les milieux académiques et industriels grâce à sa légèreté, sa flexibilité, son rendement élevé et son coût inférieur à celui des technologies solaires établies. Contrairement aux cellules solaires traditionnelles en silicium, les cellules photovoltaïques à pérovskite peuvent être produites par un procédé continu en solution, ce qui rend la fabrication rentable et facilement industrialisable. Grâce à l'utilisation de matières premières relativement abondantes et peu coûteuses, IDTechEx estime que le photovoltaïque à pérovskite sera compétitif en termes de coûts par rapport au photovoltaïque en silicium et que son prix sera inférieur dès 2035.
Les cellules solaires pérovskites sont également étudiées pour leur utilisation dans des architectures tandem, où elles sont combinées au silicium, au CIGS ou à d'autres matériaux afin d'atteindre un rendement supérieur à 40 %. Alors que les cellules solaires à simple jonction présentent un rendement maximal d'environ 30 %, les cellules pérovskites multijonctions offrent un potentiel théorique bien plus élevé, ce qui en fait une technologie clé pour l'avenir de l'énergie solaire. Grâce à une technologie et une chaîne d'approvisionnement éprouvées, IDTechEx estime que les cellules photovoltaïques tandem pérovskite/silicium représenteront l'une des plus importantes parts de marché. La puissance de sortie plus élevée par unité de surface des cellules solaires tandem pérovskite/silicium, à un prix comparable à celui des cellules solaires au silicium, les rend attractives tant pour l'industrie que pour les consommateurs, pour qui l'optimisation technologique et économique est essentielle.
Alors que les cellules photovoltaïques à pérovskite entrent dans les premières phases de commercialisation et que plusieurs entreprises cherchent à accroître leurs volumes de production, cette technologie devrait contribuer à la croissance du marché des cellules photovoltaïques à couches minces. IDTechEx prévoit que les cellules photovoltaïques à pérovskite représenteront plus de 40 % de toutes les installations solaires à couches minces d'ici 2035, favorisant ainsi leur adoption massive par l'industrie.
Le marché du photovoltaïque à couches minces est à un tournant ; bien que sa part des installations solaires mondiales soit restée faible, l'évolution du paysage technologique et le potentiel croissant d'applications indiquent de nouvelles tendances pour ce secteur.
Auteure : Maia Benstead, analyste technologique chez IDTechEx
