Début Avril, le DoE est passé aux choses sérieuses en annonçant la mise en place de deux axes de travail, ainsi que de leur financement : d'une part un programme de support à la R&D des différents composants d'un système PV, et d'autre part un programme de soutient à l'industrie pour rapprocher efficacement les avancées technologiques du marché. A terme, l'objectif est multiple: repositionner les USA comme leader mondial du secteur, améliorer la sécurité des USA en diversifiant son approvisionnement énergétique et en accroissant son indépendance vis-à-vis des pays du golfe, créer des emplois qualifiés dans ce domaine, et enfin réduire l'impact sur l'environnement.
Dans cette brève on détaillera l'ensemble des financements.
Support de la R&D Photovoltaïque
Une des annonces du DoE concernait la mise en place de $170 millions sur 3 ans [2] pour soutenir la R&D dans les technologies PV selon 4 axes différents: améliorer les performances des cellules solaires, développer les technologies du système hors panneau, permettre une meilleure intégration de la ressource solaire au réseau électrique, et enfin la recherche des matériaux PV du futur. Voici le détail de ces programmes :
=> Foundational Program to Advance Cell Efficiency (F-PACE $39 millions)
En partenariat avec la NSF, ce programme doit soutenir la recherche dans les composants solaires et la technologie photovoltaïque, afin d'améliorer les performances des cellules et réduire ainsi les coûts des modules.
=> PV Balance of Systems ($60 millions)
Ce financement doit servir à la R&D sur tous les composants du PV autres que le panneau en lui même : PV intégré au bâti, supports pour panneaux, nouveaux câblages, mais aussi le développement de nouveaux codes et règles de construction qui permettent d'optimiser la vitesse de déploiement de nouvelles technologies sans sacrifier la sécurité ni la fiabilité.
=> Solar Energy Grid Integration Systems (SEGIS)-Advanced Concepts ($40 millions)
Ce financement doit permettre de développer des technologies pour optimiser l'intégration de l'énergie solaire dans le réseau électrique, en profitant des nouveaux mécanismes disponibles sur le réseau intelligent. D'un coté il s'agit de développer le stockage stationnaire qui permet de lisser l'intermittence de la source solaire, d'un autre d'améliorer les fonctionnalités du système intégré. Enfin il s'agit de travailler sur des projets qui permettent d'optimiser le fonctionnement d'un ensemble de panneaux (micro-onduleurs, systèmes à haute tension) [3].
=> PV Next Generation ($30 millions)
Ce programme est disponible pour de la recherche appliquée très en amont, afin de montrer les opportunités d'investissement dans de nouveaux matériaux ou de nouvelles architectures pour les composants du PV qui ont fait leur preuve en laboratoire.
Soutient à l'industrie du PV
Dans le cadre de l'initiative SunShot, le patron du DoE Steven Chu a aussi annoncé un financement à hauteur de $112 millions sur 5 ans de R&D sur les procédés de fabrication de cellules PV avancées : le Solar Manufacturing Partnerships Program [4]. Ce programme doit aider l'industrie solaire à briser les verrous technologiques et réduire les coûts d'installation, pour permettre aux USA de prendre une position dominante sur le marché mondial, et ainsi de créer de nombreux emplois. Il est calqué sur le programme SEMATECH (Semiconductor Manufacturing TECHnology) qui avait permis à l'industrie US du semi-conducteur de regagner d'énormes parts de marché en s'attaquant aux problèmes communs de tous les fabriquants.
En engageant les acteurs du secteur sur toute la chaîne de valeur, le Solar Manufacturing Partnerships compte avoir un impact global sur toute l'industrie. L'objectif des projets sélectionnés est donc de créer un environnement collaboratif ou les acteurs du PV pourront se retrouver et s'attaquer aux problèmes qui bloquent l'industrie dans son ensemble. Au sein de cet environnement les acteurs du PV et leurs fournisseurs pourront ainsi trouver les services, outils et expertises pour les aider à prototyper, développer, tester, et enfin amener sur le marché de nouvelles technologies.
Un autre objectif est de rapprocher les universités et laboratoires du DoE de l'industrie afin d'accélérer le transfert de technologie entre ces deux mondes.
=> Bay Area PV Consortium ($25 millions)
Pour arriver à l'objectif de $1 le watt de PV installé, il faudra notamment réduire les coûts de fabrication tout en améliorant les performances des modules PV. C'est l'objectif du Bay Area PV Consortium (BAPVC) [5] qui financera des activités de R&D susceptibles d'avoir un impact conséquent sur les procédés industriels de fabrication de PV à grande échelle. Sous la co-tutelle du Pr Ali Javey de UC Berkeley et du Pr Yi Cui de Stanford, le BAPVC sélectionnera les meilleurs projets parmi toutes les universités américaines sur les sujets des nouveaux matériaux, de l'architecture des systèmes et des procédés de fabrication qui permettront d'obtenir des grands volumes de production de modules PV à des prix très compétitifs. Le comité d'évaluation sera composé de représentants de l'industrie du PV, afin d'aligner au mieux la R&D avec les besoins de la filière.
=> Silicon Valley Technology Center ($25 millions)
Le Silicon Valley Technology Center a été fondé par Cypress Semiconductor en 2004 [6], puis est devenue une société indépendante en 2007 [7]. Cette société fournit du matériel et des services qui permettent d'accélérer le développement de produits à base de silicium (tels que les technologies de semi-conducteurs) dans un environnement sécurisé vis-à-vis de la propriété intellectuelle: une sorte de super incubateur de haute technologie.
Grâce à ce financement du programme SunShot, SVTC doit créer une unité qui se spécialisera sur le développement de procédé de fabrication pour le PV. Le but est de fournir un service payant aux startups ou autre structures innovantes du PV qui leur permette d'éliminer une grande partie de leurs coûts pendant les phases de prototypage et de test, permettant un gain de temps de 12 à 15 mois. Ainsi le coût, le temps de développement et les risques liés à la commercialisation seront minimisés pour les acteurs innovants du secteur.
=> U.S. PhotoVoltaic Manufacturing Consortium ($62 millions)
Directement sous la houlette de SEMATECH, le PhotoVoltaic Manufacturing Consortium (PVMC) coordonnera une initiative de R&D pour accélérer le développement, la fabrication et la commercialisation de la prochaine génération de PV couche-mince CIGS, tout en réduisant les coûts et les risques associés. En partenariat avec le College of Nanoscale Science and Engineering de l'université d'état d'Albany (NY), PVMC créera un centre de dévelopement industriel que les entreprises et chercheurs du secteur PB pourront utiliser pour évaluer et valider leurs prototypes de PV CIGS. En partenariat avec l'université centrale de Floride, PVMC devra développer des outils de mesure et d'inspection pour améliorer les volumes de production de chaînes de montage PV. En plus de travailler sur d'autres programmes, il est attendu de ce consortium qu'il cherche activement des financements complémentaires de partenaires industriels et qu'il travaille à créer de nouveaux emplois dans le secteur.
Commentaire
Le DoE confirme donc son engagement pour arriver au coût de $1 le Watt à l'horizon 2020, prévu initialement en 2017 [1], et descendre à 73 cents à l'horizon 2030. Toutefois, cet objectif reste très ambitieux et il est difficile de savoir à l'heure actuelle s'il sera atteint [8].
Quelle est la situation actuelle? Les chiffres sont les suivants: les modules de silicium cristallin se vendent actuellement autour de $1.48 le watt, et le coût du système complet installé monte jusqu'à $4 le watt. Le prix des modules devra donc descendre à 50 cents, l'installation à 40 cents, et l'électronique (onduleurs, ...) aux alentours de 10 cents par watt.
L'optimisme est de mise, avec l'attention que l'initiative SunShot prête à la mise en place de procédés industriels performants, de manière à accroître la tendance naturelle de l'industrie à réduire les coûts. Citons comme exemple la production de tranches de silicium (wafers) de plus en plus fines, minimisant ainsi la quantité de matériau utilisé [9].
Il reste malgré tout un certain nombre d'ombres au tableau, dont au premier rang les coûts élevés des démarches administratives. En effet les développeurs estiment que l'obtention d'un permis est très coûteuse : dans une étude récente [10], la société SunRun a évalué le coût moyen additionnel par installation particulière à $2500, en raison du manque d'harmonisation du processus d'obtention de permis d'une ville à l'autre. En effet, le temps passé par les développeurs à obtenir les différents permis (bâtiment, terrain, prévention des incendies), à attendre les inspections, à gérer les imprévus et les changements, à gérer l'impatience des clients potentiels - tout cela fait grimper le coût de développement de 50 cents le watt pour l'obtention du permis. L'Allemagne par exemple bénéficie de processus plus simples et peut ainsi maintenir des coûts d'installation inférieurs de 40% à ceux des USA. Selon SunRun, cela est donc une question de volonté politique. La balle est dans le camp du DoE et des autres acteurs impliqués tels que le Bureau of Land Management.
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Note : La mission pour la science et la technologie de l'ambassade de France aux Etats-Unis organise le Solar Tech Tour 2011: une mission aux Etats-Unis en septembre/octobre 2011 sur le thème de l'énergie solaire. Une rencontre avec l'équipe aux commandes du programme SunShot, ainsi que des visites du BAPVC et du SVTC sont au programme. Les chercheurs, qu'ils soient dans le secteur public ou privé, sont invités à manifester leur intérêt à l'adresse Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser..
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