Maximiser les économies environnementales liées à la fabrication de photovoltaïque en silicium jusqu’en 2035

Pourquoi des panneaux solaires plus propres comptent

L’énergie solaire est souvent perçue comme une solution environnementale majeure, mais la fabrication des panneaux solaires consomme encore de l’énergie et des matières premières. À mesure que le monde se précipite pour installer des dizaines de milliers de milliards de watts de capacité solaire d’ici la mi‑siècle, de petits écarts dans les procédés de fabrication peuvent se traduire par d’importants effets globaux. Cette étude pose une question simple aux conséquences considérables : à mesure que l’industrie passe à un nouveau type de cellule solaire en silicium plus efficace, peut‑on aussi réduire les coûts environnementaux cachés liés à la fabrication de tous ces panneaux ?

Un nouveau type de panneau prend la scène

Le marché actuel du silicium passe rapidement d’un ancien procédé appelé PERC à une conception à plus haute performance connue sous le nom de TOPCon. Les deux reposent sur des plaquettes de silicium similaires, mais diffèrent par le traitement des surfaces et l’ajout des contacts métalliques pour récolter l’électricité. Ces ajustements techniques donnent aux cellules TOPCon une meilleure efficacité, ce qui signifie que chaque panneau peut produire plus d’énergie à partir de la même surface. Les auteurs utilisent une analyse complète du « cycle de vie », depuis l’extraction du quartz brut jusqu’à l’assemblage des cellules et modules et l’expédition des modules depuis les usines vers l’Europe centrale, pour comparer l’empreinte environnementale de ces deux technologies par unité d’énergie produite.

Compter chaque impact, pas seulement le carbone

Plutôt que de ne se concentrer que sur les émissions qui réchauffent le climat, l’équipe examine 16 types d’impacts environnementaux, dont la pollution de l’air, les dégâts aux écosystèmes, l’utilisation des sols et la consommation de combustibles fossiles et de métaux. Pour des panneaux fabriqués en Chine et expédiés en Europe, le TOPCon est meilleur dans 15 des 16 catégories. En moyenne, il réduit les émissions qui réchauffent le climat d’environ 6,5 % par watt par rapport au PERC, principalement parce qu’une plus grande efficacité nécessite moins de matériaux et de procédés pour la même production. Le seul domaine où le TOPCon est moins performant concerne l’utilisation de métaux : sa conception exige davantage d’argent pour les contacts des cellules, ce qui accroît la pression sur des ressources rares.

D’où proviennent réellement les empreintes cachées

En creusant davantage, l’analyse révèle quelques « points chauds » clés qui dominent l’empreinte d’un module solaire moderne. La fabrication de la plaquette de silicium, et en particulier le matériau hautement purifié qui commence comme du quartz puis devient de gros lingots et de fines tranches, est de loin l’étape la plus gourmande en énergie et explique une grande part des impacts climatiques et de pollution de l’air. Parce que l’électricité utilisée provient encore majoritairement de combustibles fossiles dans de nombreuses régions, l’intensité carbone du réseau électrique local façonne fortement l’empreinte finale du panneau. Parmi les autres points chauds figurent l’argent utilisé pour imprimer de fines lignes électriques sur les cellules, le câblage en cuivre et le verre solaire dans le module fini, ainsi que les combustibles brûlés dans les navires et camions transportant les panneaux des usines asiatiques vers les marchés européens.

Le lieu et les réseaux électriques futurs changent tout

Les auteurs projettent ensuite la situation à 2035, en combinant des améliorations prévues de l’efficacité des panneaux, des plaquettes plus fines et une réduction de l’utilisation d’argent avec des scénarios sur le verdissement des réseaux électriques en Inde, en Chine, aux États‑Unis et en Europe. Ils constatent que fabriquer des modules TOPCon en Europe a déjà un impact climatique par watt d’environ moitié moindre que de fabriquer les mêmes modules en Inde, principalement parce que l’électricité européenne dépend moins du charbon. Si les réseaux se décarbonisent comme prévu, l’empreinte de la fabrication diminue partout, mais surtout dans les régions qui évoluent le plus vite vers l’énergie renouvelable. Au cours de la prochaine décennie, déplacer davantage de production vers des systèmes électriques bas‑carbone et améliorer progressivement la conception des panneaux pourrait éviter environ 8,2 milliards de tonnes d’émissions d’équivalent dioxyde de carbone par rapport au scénario « business as usual ».

Équilibrer gains climatiques et pression sur les ressources

Si des réseaux plus propres réduisent fortement les impacts climatiques et la pollution de l’air, ils augmentent aussi la dépendance à certains métaux critiques parce que les parcs éoliens et solaires nécessitent plus de ces matériaux que les centrales fossiles. À mesure que la part des renouvelables dans les mix électriques augmente, l’étude observe une légère hausse de l’indicateur « utilisation de métaux », surtout dans les régions qui déploient massivement des énergies propres. Pour la fabrication solaire, les leviers les plus puissants sont d’augmenter l’efficacité des panneaux et de réduire la consommation d’électricité lors de la production des plaquettes ; réduire l’usage d’argent aide surtout à atténuer la rareté des métaux mais a des effets moindres ailleurs. Des tests de sensibilité et une analyse d’incertitude montrent que, dans la plupart des catégories, le TOPCon est très probablement préférable sur le plan environnemental au PERC.

Ce que cela signifie pour la transition énergétique propre

Pour les non‑spécialistes, le message clé est que tous les panneaux solaires ne se valent pas et que le lieu de fabrication compte presque autant que le choix de la conception. La nouvelle technologie TOPCon peut générer plus d’électricité avec un impact environnemental global plus faible que son prédécesseur, à condition que l’industrie s’attaque aussi à sa plus forte consommation d’argent. Si les fabricants associent des conceptions à haute efficacité à des approvisionnements électriques plus propres, l’essor solaire jusqu’en 2035 pourrait éviter des dizaines de milliards de tonnes d’émissions de carbone sur la durée de vie des panneaux, dépassant largement les coûts de fabrication. En bref, une fabrication plus intelligente peut faire de l’énergie solaire un outil encore plus puissant pour protéger la planète.

Citation: Willis, B.L., Rigby, O.M., Pain, S.L. et al. Maximising environmental savings from silicon photovoltaics manufacturing to 2035. Nat Commun 17, 2311 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69165-x

Mots-clés: photovoltaïque solaire, analyse du cycle de vie, cellules solaires TOPCon, fabrication bas carbone, transition vers les énergies renouvelables