1. Photovoltaïque,
vers une filière
durable ?
Les critères
de compétitivité
économiques,
environnementaux
et sociétaux
Décembre 2012

3. Résumé
Notre analyse de la filière photovoltaïque sur les trois en cours. Notons également que les produits ne se limitent
piliers du Développement Durable permet de tirer les pas aux seuls modules : onduleurs, batteries de stockage,
enseignements suivants : etc. font l’objet de recherches et d’efforts pour en réduire les
coûts et augmenter les performances.
Un marché dynamique et Les technologies photovoltaïques les plus présentes sur le
marché sont les technologies au silicium cristallin standard
fortement subventionné (dites de première génération ou classiques) à plus de 80%,
suivies des technologies couches minces (dites de seconde
Longtemps réservée à des utilisations hors réseau lorsque génération).
celui-ci était difficilement accessible (zones peu habitées,
îles), l’énergie photovoltaïque connaît un essor récent sous En termes de demande, après le « rush » récent en Italie,
l’impulsion des pays souhaitant se doter d’une capacité les baisses de tarif de rachat annoncées et/ou en cours en
de production d’électricité locale facilement intégrable, Europe laissent à penser que les relais de croissance futurs
prévisible, et souvent exploitant un fort gisement disponible. du marché mondial se trouveront plutôt aux Etats-Unis,
en Chine mais également en Inde, en Asie du Sud-Est et en
Constaté depuis le début des années 2000, cet essor Amérique du Sud.
est encore majoritairement dépendant des politiques
volontaristes au niveau des pays, notamment des mesures L’énergie photovoltaïque pourra se substituer complètement
de subventions publiques destinées à compenser sa moindre aux moyens conventionnels quand deux conditions
compétitivité économique en comparaison des solutions seront remplies : la compétitivité économique par rapport
énergétiques plus conventionnelles. au coût de production et de distribution de l’électricité
conventionnelle (que l’on nomme parité réseau) et quand
Mais cette situation évolue rapidement du fait d’une elle pourra être stockée de façon économique et durable.
réduction des coûts de la technologie photovoltaïque, des
nombreux financements de recherche et des effets d’échelle En matière de parité réseau, elle devrait largement avoir été
découlant de l’accélération importante de la puissance atteinte à l’horizon 2050 dans la totalité des pays. En effet,
installée qui assure une meilleure compétitivité. Dans l’énergie solaire devrait être très compétitive à cet horizon
des zones à fort ensoleillement et où le mix énergétique de temps puisque dès 2030 le coût du Wc installé devrait
est onéreux, l’énergie solaire est déjà compétitive. Elle passer sous les 1$. D’après les Etats Généraux du Solaire
représente aussi pour les pays du pourtour méditerranéen Photovoltaïque (Octobre 2011), la parité en France devrait
et au Moyen-Orient une réelle opportunité de transition être atteinte en 2016 pour les régions du Sud et en 2020
énergétique et/ou d’arbitrage pour libérer la production pour celles du Nord.
d’hydrocarbures destinée à alimenter le réseau électrique
local. En matière de stockage, les perspectives sont plus
complexes et dépassent le cadre de cette étude. Les solutions
En termes d’offre de technologies de production (on parle actuellement en cours de test (batteries Li-Ion pour le
de modules photovoltaïques, qui convertissent la lumière en secteur résidentiel, Na-S pour les fermes solaires) ne sont
électricité), l’Europe et le Japon ont perdu leur domination pas encore satisfaisantes en termes de coût et parfois de
en parts de marché au profit de la Chine, qui confirme son performance.
avantage compétitif notamment grâce à une massification
des moyens de production, une chaîne industrielle L’énergie photovoltaïque à parité réseau, même non
intégrée (du silicium au module) et à des subventions du stockable, a quand même devant elle un vaste marché
gouvernement chinois. Le marché reste toutefois ouvert, accessible qu’elle ne manquera pas de conquérir.
des innovations au niveau des moyens de production, des
technologies de module et des « business models » étant
PwC | 1

4. Des enjeux environnementaux et à l’installation, mais lorsque l’on considère des périodes
différenciés selon les plus longues (au-delà de 4 ans), le rendement élevé
devient un facteur très différenciant entre technologies.
technologies
La surface du panneau est un paramètre à prendre en
Plusieurs critères d’analyse ont été considérés pour l’étude compte : si la surface utilisée est un facteur limitant
de six technologies sur les principales étapes du cycle de important dans une installation photovoltaïque, alors
vie d’un panneau photovoltaïque, à savoir sa production, d’un point de vue énergétique il conviendra de favoriser
son installation, son utilisation et sa fin de vie. les technologies à haut rendement, soit les technologies
classiques (très appropriées pour les installations en
Globalement, sur leur cycle de vie, les technologies toiture particulièrement de faible surface). En revanche
couches minces sont moins consommatrices d’énergie lorsque la surface est un facteur secondaire et non
primaire et moins émettrices de gaz à effet de serre que limitant, il convient alors d’examiner les différentes
les technologies classiques (à base de silicium), ce qui technologies. Dans ce cas, d’un point de vue énergétique,
est particulièrement le cas en phase de production où on favorisera les technologies à faible impact lors du cycle
les postes les plus contributeurs sont les procédés de de vie, soit les technologies couches minces.
fabrication des panneaux pour les premières et l’emploi
des matières premières pour les secondes. D’un point de vue « carbone », il apparaît plus intéressant
d’équiper de panneaux photovoltaïques les pays au mix
Remarque : L’optimisation de trois points du rendement d’une énergétique carboné, similaire à l’Allemagne et aux
technologie donnée contribue à la réduction des impacts Etats-Unis plutôt que la France par exemple, ou d’autres
sur l’effet de serre de 16 à 30 %, selon la technologie et sa pays comme la Suisse ou la Norvège dont l’énergie
composition matière. est majoritairement hydraulique donc générant peu
d’émissions de gaz à effet de serre. Dans ce cas en effet
Sur la phase de production, on notera une plus faible l’impact à l’utilisation compense rapidement l’impact
consommation d’eau des technologies couches minces d’une localisation de la production dans un pays au mix
qui en revanche utilisent des ressources minérales rares, énergétique carboné.
ce qui pourrait constituer un frein à leur développement
du fait de difficultés d’approvisionnement en matières En fin de vie le recyclage des matériaux et en particulier
premières. des ressources rares est sans aucun doute un enjeu
majeur ; les filières de traitement s’organisent peu à peu
La localisation de la fabrication d’un panneau conditionne et des associations se créent pour aider les fabricants.
majoritairement les impacts sur l’effet de serre du procédé Le sujet est néanmoins récent et les experts s’accordent
puisqu’ils dépendent du mix énergétique du pays (plus sur le fait que les quantités actuelles à recycler sont trop
d’impacts en Chine et aux États-Unis, qu’en France par faibles pour que le modèle économique du recyclage soit
exemple). Le choix préférentiel d’une technologie de économiquement viable.
panneau, moins impactante si fabriquée en Europe, peut
être remis en cause pour une fabrication chinoise. Ainsi A l’issue de nombreux débats et négociations l’inclusion
pour les technologies couches minces une localisation des panneaux photovoltaïque dans le périmètre couvert
européenne plutôt qu’asiatique permettrait de réduire par la Directive DEEE a été actée en juillet 2012 par
l’impact sur l’effet de serre. une refonte de la directive. Cela acte notamment
responsabilité des producteurs en matière de collecte et
À l’installation des panneaux les impacts de recyclage.
environnementaux ne sont pas liés aux technologies
elles-mêmes mais aux matériaux de construction annexes Il est clair enfin que la question de la fin de vie doit être
utilisés pour l’installation et au dimensionnement de abordée dès la conception des panneaux. Ainsi la France
l’installation qui va dépendre du besoin et du rendement s’est dotée en 2011 d’un label « Association Qualité
du panneau. Photovoltaïque » (AQPV) permettant d’informer le
consommateur sur le recyclage des panneaux en fin de vie
En phase d’utilisation, et sur une courte période de puisque la gestion des étapes de fin de vie est désormais
temps (1 à 4 ans), le rendement élevé des technologies l’un des critères de qualité d’évaluation d’une offre
de première génération ne parvient pas à compenser photovoltaïque.
l’énergie consommée par ces technologies à la production
2 | Photovoltaïque, vers une filière durable ? | 2012

5. De nouveaux emplois et un • méliorer la qualité (création de labels, meilleur service
a
plus grand accès à l’énergie rendu, durée de vie),
En termes d’emplois, tant au niveau de la production, de il va s’agir de minimiser le coût au kWh produit,
l’installation que de la maintenance, la filière pourrait supporter les efforts R&D, jouer la diversification
générer en Europe plus de 2,2 millions d’emplois directs géographique, avoir une vision de plus en plus
dans le cas d’un scénario de production avancé (39 GWc intégrée et créer un cadre politique avec des
d’installation annuelle en 2030 et 65GWc en 2030) et incitations adaptées.
950.000 emplois indirects d’ici à 20301. Cette perspective
est néanmoins à nuancer selon les pays. Ainsi en France Pour une compétitivité environnementale, où l’on va
le moratoire sur l’énergie photovoltaïque, début 2011,
a entraîné une chute de 50% des emplois créés par • respecter et anticiper la réglementation,
rapport à 2009. La création d’emploi dans le secteur • co-concevoir (réduction de la consommation d’énergie
é
sera donc tributaire de la performance des innovations et des émissions de gaz à effet de serre, limitation de
des entreprises françaises (R&D et nouvelles solutions l’emploi de ressources rares et de substances nocives),
à trouver) et de la baisse des coûts d’investissement qui • méliorer la transparence (analyse et communication
a
rendront le photovoltaïque compétitif par rapport aux des impacts environnementaux, connaissance des
autres énergies. matériaux utilisés, développement de labels),
En termes d’accès à l’énergie, la filière peut permettre à il va s’agir d’ intégrer la prise en compte des
certaines régions d’accroître significativement leur taux critères environnementaux au même titre que
d’électrification (de 23% dans les zones rurales africaines les critères économiques dans l’évaluation de la
notamment) tout en présentant des avantages certains compétitivité de solutions, quantifier les impacts
par rapport aux énergies carbonées (moins d’émissions de environnementaux des technologies selon une
particules fines néfastes pour la santé, affranchissement approche globale, développer et soutenir des
d’un approvisionnement en combustible, etc.). technologies plus éco-performantes, supporter les
efforts R&D, inciter le développement de l’emploi des
Aujourd’hui la nécessité d’investissement élevé dans énergies renouvelables, privilégier la localisation
l’énergie photovoltaïque peut être dissuasive pour certains de la production de panneaux dans un pays au mix
pays émergents mais la parité de son prix et du prix du énergétique à moindre impact carbone, systématiser
réseau sera prochainement une réalité, rendant cette l’intégration des critères environnementaux dans les
filière économiquement viable par rapport aux énergies cahiers des charges des appels d’offre.
conventionnelles.
Pour une compétitivité sociétale, où l’on va
Un potentiel de • ffrir l’accès à l’énergie d’un plus grand nombre de
o
populations (meilleur taux d’électrification, baisse du
développement pour accroître prix de l’énergie, accroissement de l’indépendance
la compétitivité de la filière énergétique),
En termes de développement durable, cette étude permet • réer des emplois et améliorer les conditions de travail
c
d’apporter un certain nombre de réponses aux questions (nouveaux emplois sur toute la chaîne de valeur, et
relatives à la durabilité de la filière photovoltaïque et moins de risques sanitaires engendrés pour les ouvriers
ses critères de compétitivité en proposant des clés de à toutes les étapes du cycle de vie que dans le cadre des
développement pour chaque critère. énergies fossiles),
Pour une compétitivité économique, où l’on va il va s’agir de soutenir la R&D, former, informer,
sensibiliser les utilisateurs pour accélérer
• echercher la rentabilité (maîtrise de la chaîne de
r la transformation du marché, financer des
valeur, développement de stratégies sur des marchés programmes d’aide à l’électrification de pays en
locaux et nouveaux, amélioration des structures de voie de développement, améliorer la collaboration
coûts), internationale pour permettre un apprentissage
• nnover (travail sur le rendement, la technologie, la
i accéléré et un transfert de connaissances vers les pays
densité, les procédés de fabrication), émergents et en voie de développement.
1 Source : Étude « PV employment », EPIA 2009
PwC | 3

6. ||
Sommaire
3. es technologies photovoltaïques :
L
quels impacts
1. Introduction
7 environnementaux ?
27
La part belle aux énergies 3.1 Méthode utilisée :
renouvelables 7 l’analyse du cycle de vie 27
La filière photovoltaïque 3.2. Protocole d’étude 28
vue à travers le prisme du
3.2.1 érimètre considéré :
P
développement durable 8
le cycle de vie d’un panneau photovoltaïque 28
3.2.2 Choix de l’unité fonctionnelle 29
2. e marché de la filière
L 3.2.3 ndicateurs privilégiés :
I
photovoltaïque : épuisement des ressources et climat 29
un marché 3.2.4 Plusieurs technologies à l’étude 29
11
3.2.5 Hypothèses d’étude 31
dynamique
3.2.6 Source et représentativité des données utilisées 31
3.2.7 Critères d’analyse des technologies photovoltaïques 31
3.3. Résultats d’analyse :
présentation et interprétation 32
3.3.1. mpacts environnementaux du cycle de vie
I
global d’un panneau photovoltaïque 32
3.3.2. mpacts environnementaux de la phase de
I
production d’un panneau photovoltaïque 33
3.3.3. mpacts environnementaux de la phase
I
d’installation du panneau photovoltaïque 42
3.3.4. mpacts environnementaux de la phase
I
d’utilisation du panneau photovoltaïque 44
2.1. e marché du photovoltaïque :
L 3.3.5. Traitement des installations photovoltaïques
le jeu de l’offre et en fin de vie : quels enjeux pour la filière ? 53
de la demande 11 3.3.6. ynthèse des leviers d’action pour réduire
S
les impacts environnementaux du cycle de vie
2.2. Le marché d’un panneau photovoltaïque 59
du photovoltaïque : quels
facteurs de croissance ? 16
4 | Photovoltaïque, vers une filière durable ? | 2012

7. 4. Le marché photovoltaïque :
5. Quel avenir
quels bénéfices pour la filière
sociétaux ?
61 photovoltaïque ?
67
4.1 uid des emplois générés
Q
73
en Europe et en France ? 61
4.2 Soutien à la croissance
6. Conclusion
des métiers de l’« amont » 62
4.3. Accès à l’énergie 65
4.4. Indépendance énergétique 65
Annexes
77 Annexe 1 : Détails sur l'analyse environnementale
Annexe 2 : Présentation des technologies
Annexe 3 : ix énergétique pour différents pays
M
producteurs de panneaux
78
85
photovoltaïques 91
Annexe 4 : ctions des parties prenantes pour le
A
déploiement de la filière photovoltaïque 92
Annexe 5 : Glossaire (acronymes, définitions) 93
Annexe 6 : Références 96
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8. 6 | Photovoltaïque, vers une filière durable ? | 2012

9. 1. Introduction
La part belle aux énergies Parmi les énergies « décarbonées » (c’est-à-dire peu ou
renouvelables non émettrices de gaz à effet de serre), l’énergie nucléaire,
moins contributrice au changement climatique, divise
les opinions sur la question des déchets et plus largement
Selon l’Institut français de l’environnement, « l’énergie du danger de la radioactivité, récemment illustré par
renouvelable photovoltaïque fait face à des enjeux de l’accident de la centrale japonaise de Fukushima.
taille : nous sommes aujourd’hui 7 milliards d’habitants
sur la planète (nombre estimé au 31 octobre 2011). Si Les énergies éoliennes et solaires dépendent de flux
certaines populations ont vu leur niveau de vie progresser renouvelables et non de stocks de ressources non
en un demi-siècle plus qu’en deux mille ans, d’autres renouvelables. Elles semblent offrir un important
souffrent de la faim, n’ont pas accès à l’eau potable ou potentiel de production électrique durable, avec
à l’électricité. Si nous continuons à consommer sur de surcroît la possibilité grâce à l’énergie solaire
le rythme qui est le nôtre actuellement, il faudrait photovoltaïque de rapprocher la production des zones de
l’équivalent de 3 planètes Terre pour assurer les besoins consommation même dans des endroits à forte densité de
énergétiques des 9 milliards d’habitants prévus à l’horizon population comme les ensembles urbains.
2050 ! »
D’après un récent article paru dans le Monde2, « avec 13 %
Sécurité d’approvisionnement et dépendance énergétique de l’énergie finale consommée en France en 2010, les
sont aujourd’hui deux questions majeures dans le énergies renouvelables ne sont certes pas prêtes à prendre
domaine de l’énergie. A cela s’ajoute une contrainte le relais du nucléaire à court terme, mais un éventuel recul
environnementale incontestable : la lutte contre le des énergies fossiles prendrait de toute façon quelques
changement climatique. En effet, les émissions de CO2 décennies. La structuration en cours des filières d’énergies
liées à la production et la consommation de charbon, de renouvelables permet d’entrevoir la place grandissante
pétrole et de gaz ont une part prépondérante dans les qu’elles vont tenir dans la consommation d’énergie et
émissions de gaz à effet de serre. Pour atteindre l’objectif d’électricité des Français, puisqu’elles ne pesaient que 10 %
national de diviser par 4 les émissions de gaz à effet de de l’énergie consommée il y a cinq ans. »
serre d’ici 2050, la maîtrise de la demande, l’amélioration
de l’efficacité énergétique et le développement des Dans le contexte industriel actuel où le développement
énergies renouvelables sont les priorités d’action. durable3 tend à devenir incontournable, l’énergie
photovoltaïque fait face à de nombreux enjeux à la fois
environnementaux, économiques et sociétaux.
2 Les filières des énergies renouvelables prêtes à décoller et à
«
créer des emplois », Le Monde, Novembre 2011
3 éveloppement duable: selon la définition de la norme ISO
D tout en maintenant la capacité de la Terre à supporter la vie
26 000, «développement qui répond aux besoins du présent dans toute sa diversité. Ces objectifs sociaux, économiques
sans compromettre la capacité des générations futures à et environnementaux sont interdépendants et se renforcent
répondre aux leurs.» La norme précise que « le développement mutuellement. Le développement durable peut être considéré
durable vise à combiner les objectifs d’une haute qualité de comme une façon d’exprimer les attentes plus larges de la
vie, de santé et de prospérité avec ceux de justice sociale, société en général. »
PwC | 7

10. La filière photovoltaïque vue Pour aborder ces différents sujets, le rapport d’étude se
décline en trois parties principales :
à travers le prisme du
• a première consacrée à l’état du marché photovoltaïque
L
développement durable en France et à l’international
• a deuxième dédiée à l’approche environnementale de
L
L’objet de cette étude est d’aborder la filière la filière
photovoltaïque selon les trois piliers du Développement • a troisième abordant le photovoltaïque sous un angle
L
Durable avec une vision économique (le marché du sociétal
photovoltaïque), environnementale (les impacts
environnementaux des panneaux fabriqués, installés, Si les deux premières parties mettent en évidence les
utilisés et traités en fin de vie) et sociétale (la création spécificités des différentes technologies existantes
d’emploi et l’accès à l’énergie). étudiées (six technologies prises en compte dont trois
dites « classiques » ou de première génération et trois
Dans ce cadre d’étude, les questions principales que dites « nouvelles » ou de deuxième génération), l’analyse
l’on peut se poser sont : la filière photovoltaïque est-elle sociétale n’est pas différenciante.
durable et quels sont ses critères de compétitivité ?
Sur la base des constats et états des lieux réalisés dans
Ces questions peuvent se décliner sur les 3 piliers du chacune des parties, la conclusion aidera le lecteur à
Développement Durable : avoir une vision globale de la filière et de ses possibilités
d’évolution tant techniques qu’économiques à moyen
• omment la filière photovoltaïque peut-elle être
C et long terme, dans un contexte où la part des énergies
rentable ? renouvelables devrait peu à peu croître et en particulier le
• eut-elle être encore plus performante ?
P photovoltaïque connaître un essor avec des capacités de
• ngendre-t-elle des bénéfices sociétaux ?
E production d’énergie accrues et des tarifs évoluant vers
des parités réseau4.
4 arité réseau : Coût de production du kWh photovoltaïque égal
P
au coût d’achat de l’électricité au détail.
8 | Photovoltaïque, vers une filière durable ? | 2012

11. PwC | 9

12. 10 | Photovoltaïque, vers une filière durable ? | 2012

13. 2. e marché de la filière
L
photovoltaïque :
un marché dynamique
La maîtrise de l’offre et la demande subventionnée par an (e.g. en Espagne, où un « cap »
est la clé d’une transition énergétique existe à 500 MWc / an) devrait induire une baisse de
réussie de la filière photovoltaïque. Quels la part de l’Europe dans la capacité cumulée installée
sont les leviers et facteurs principaux mondiale.
de croissance ? de pérennité ? Quelles
conclusions sur les perspectives de cette Les experts s’accordent ainsi pour voir les relais de
industrie à moyen terme aux niveaux croissance futurs du secteur sur de nouvelles destinations,
technologique et marché ? en particulier les États-Unis (5 GWc installés en 2013) et
la Chine (10 GWc en 2015). En octobre 2011, 14 GWc de
projets non-résidentiels étaient déjà prévus en Chine…
La croissance prévue sur ces marchés semble solide
2.1 Le marché du car elle répond plus à une logique économique que de
subventions : 50 % de la capacité installée en Chine se fait
photovoltaïque : le jeu de dans les régions rurales n’ayant pas accès à l’électricité.
l’offre et de la demande Aux États-Unis, certains états comme la Californie ou le
New Jersey pourraient connaître la parité réseau.
Géographie de la demande : un ré-équilibrage D’autres zones présentent également des perspectives
possible face à la prépondérance actuelle de intéressantes : l’Inde, l’Asie du Sud-Est, l’Amérique du Sud.
l’Europe En effet, les pays bénéficiant d’un fort ensoleillement et
souffrant d’un coût de l’électricité élevé couplé à un réseau
En termes de géographie de la demande, à fin 2011 de distribution insuffisamment développé sont considérés
l’Europe concentrait 75 % de la capacité installée comme des priorités stratégiques par les acteurs de
cumulée dans le monde soit près de 51 GWc. Sur ce l’énergie verte.
total, l’Allemagne représentait la majeure partie des
installations avec 24,7 GWc, suivie par l’Italie (12,5 GWc), De plus, le système de subvention type « tarifs de rachat »
l’Espagne (4,2 GWc) et la France (2,5 GWc). s’étend progressivement, avec une cinquantaine de pays à
fin 2009 appliquant ou ayant programmé l’application de
L’Italie est considérée comme le prochain relais majeur tarifs de rachat aux les énergies renouvelables.
de croissance sur la région. Dès 2011 la nouvelle capacité
installée a atteint 9 GWc alors que les prévisions étaient Selon les estimations, le marché hors Europe et États-
aux alentours de 3,2 GWc, et les consensus de prévisions unis. (Chine, Inde, Asie du Sud-Est, Amérique Latine,
pour 2017 se situent entre 26 et 29 GWc installés MENA : Middle East and North Africa) pourrait ainsi peser
(EPIA) en dépit de dispositions défavorables concernant entre un et deux tiers de la capacité installée en 2030 soit
les centrales au sol annoncées récemment par le jusqu’à 1 100 GWc.
gouvernement.
En dépit de facteurs positifs sur l’Italie, le changement
récent des systèmes de subventions dans plusieurs pays
(Allemagne, Espagne, France), ayant pour résultat une
baisse importante des tarifs de rachat (pouvant aller
jusqu’à – 72 %), parfois rétroactive, et dans certains cas
des systèmes de quota limitant la création de capacité
PwC | 11

14. En termes de représentation des technologies sur le L’étude comparée de ces technologies montre l’importance
marché, les technologies les plus présentes sur le marché du Silicium Cristallin présente et à venir, tout en
en 2010 étaient, dans l’ordre : démontrant l’important potentiel d’amélioration au
• ilicium cristallin standard (83 % des ventes en MWc)
S niveau efficacité et coûts des technologies photovoltaïques
• ilicium cristallin à couche mince (5 %) et super
S en général
silicium monocristallin (4 %)
• ellurure de Cadmium ou CdTe (6 %)
T La partie 3 de cette étude et l’annexe 2 présentent plus en
• IS ou CIGS (2 %)
C détail chacun de ces technologies.
Figure 1 : Les différentes technologies de génération d’électricité photovoltaïque
Coût
Efficacité module
moyenne production Capacitié Poids Pertes Production
module par watt surfacique surfacique thermiques en 2008 Principales Principaux
Type Technologie (%) ($/Wc) (Wclm²) (kglm²) (∆d/°C) (en MW) applications fabricants
Toitures (sauf faibles
Polycristallin 14,0 % 1,40-2,00 140 12-13 -0,50 % 3 101 charges au sol)
Centrales au sol Sharp, Suntech,
Ying Li, Kyocera,
Toitures (sauf faibles Q-Cells, etc.
Monocristallin 17,0 % 1,40-2,00 170 12-13 -0,40 % 2 490 charges au sol)
1 Silicium Centrales au sol
Toitures (sauf faibles
charges au sol)
Back-contact, -0,30 / SunPower, BP
22,0 % 0,90-1,40 220 12-13 ? Toitures de faible
HiT, etc. -0,40 % Solar, Sanyo
surface
Centrales au sol
Verre : Sharp,
Toitures plates à faible
Kanela, MHI,
6,5 % charge au sol, murs
Verre 27 -0,25 % / Helliosphera ;
a-si (membrane) 9,0 % 1,20-1,40 65 340 et grandes surfaces,
Flexible 5 0,30 % Bosch, etc.
(tandem) centrales au sol
Flexible :
(module verre)
Unisolar
Couches Grandes toitures (en
2 minces particulier si elles sont
CdTe 10,9 % 0,85-1,00 110 16 -0,20 % 507 First Solar
mal orientées)
Centrales au sol
Toutes applications Honda Sottec,
17 (rigide) y compris toitures à Miasolé, Würth
CIGS 11,0 % 1,20-2,00 90-110 -0,35 % 79
5 (flexible) faible charge au sol Solar, Showa
(CIGS flexible) Shell
Applications mobiles
1-2 % Konarka,
(téléphone, PC, etc.)
OPV (5,8 % en 0,5 50 5 (flexible) ? - Plextronics,
dans un premier
cellule) Solamer
Next temps, BIPV flexible
3 Gen Applications mobiles
3-8 %
(téléphone, PC, etc.)
DSSC (12 % en 0,5 ? - G24i, Dyesol
dans un premier
cellule)
temps, BIPV flexible
Source : Rapport PwC sur la filière photovoltaïque française 2010
12 | Photovoltaïque, vers une filière durable ? | 2012

15. La technologie silicium, de première génération, coût par Watt (a-Si, CdTe) soit au niveau du rendement
dominante sur le marché, a de nombreux avantages : (CIGS), avec pour objectif d’être compétitif en terme de
elle est éprouvée (certains modules fonctionnent depuis coût au kWh de productible. La massification du marché
plus de 40 ans dans des installations hors-réseau en pour ces technologies s’effectue souvent avec un décalage
Afrique, dans les DOM-TOM), versatile (son rendement par rapport à leur maturité technique (typiquement 5
élevé permet une utilisation même quand la surface à 10 ans) car les investisseurs souhaitent avoir le recul
est une contrainte), de moins en moins chère en raison suffisant avant d’y injecter des capitaux ; ils souhaitent
de l’étendue du marché et de l’arrivée de fabricants aussi que les fabricants soient des sociétés bien établies
« low-cost » Chinois, et n’utilise pas de métaux rares ou capables de se porter garantes de la performance.
polluants.
Les technologies dites de troisième génération comme
Elle présente aussi l’avantage de bénéficier d’importants le photovoltaïque organique permettront d’augmenter
effets d’échelle et d’une courbe d’apprentissage déjà encore les champs d’application : de rendement plus faible,
constatée dans le domaine des semi-conducteurs. ces produits coûtent peu cher à produire et peuvent être
L’inconvénient principal de la technologie silicium est le imprimés en grande série sur des supports flexibles, ce qui
plafond théorique de son rendement, à 25 %. en fait d’excellentes solutions de production d’électricité
mobile.
Les technologies de deuxième génération, dites à
« couches minces » en raison de la faible épaisseur de
matériau photovoltaïque réactif, présentent a priori un
potentiel plus important de progression soit au niveau du
Figure 2 : Les transitions technologiques attendues selon les différentes technologies
Production de cellules par type de technologie
(en MWc)
CAGR CAGR
09-20 (%) 20-30 (%)
120 000
prévisions
Décollage de 29 % 11 %
100 000 l’OPV* et du DSC*
Décollage du
80 000
CIGS*
Décollage de l’a-
Si et du CdTe*
60 000
24 % 6%
36 % 10 %
40 000
20 000
42 % 33 %
-
04
05
06
07
08
09
10
11
14
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13
18
19
20
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20
20
20
20
20
20
20
20
Source : Rapport PwC sur la filière photovoltaïque française 2010
Note : DSC = Cellule photovoltaïque de type dye-sensitized (cellule de type Grätzel) ; OPV = Organic Photovoltaics (photovoltaïque
organique = panneaux solaires flexibles), CAGR = Compound Annual Growth Rate (taux de croissance moyen)
PwC | 13

16. En termes de développements récents on constate par Géographie de l’offre : un marché de
rapport à ces prévisions : masse conquis par les Chinois et un
• ne augmentation beaucoup plus forte que prévu de la
U Japonais (Sharp), des positions à forte
demande mondiale puisque les 20 GWc de capacité valeur ajoutée occupées par les Japonais
vendue auront été atteints dès fin 2010 vs. fin 2012 dans et les Américains
les pronostics – et ce essentiellement sur la technologie
c-Si
• n décollage moins dynamique des technologies à
U La géographie de l’offre a rapidement évolué. Le marché
couches minces car sous l’effet des progrès de la de la fabrication de modules photovoltaïques, longtemps
recherche, des acteurs Chinois aux coûts de production dominé par les Européens et les Japonais, a en effet connu
réduits et de l’augmentation des volumes, les solutions un changement majeur avec l’arrivée de la Chine.
silicium sont devenues extrêmement compétitives.
Figure 3 : Part de marche des fabricants de cellules en volume de 2000 à 2010
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
%0
Market
Market
Market
Market
Market
Market
Market
Market
Market
Market
Market
Production
Production
Production
Production
Production
Production
Production
Production
Production
Production
Production
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Rest of the world China/Taiwan USA Japan EU
Source : EPIA, Navigant Consulting (Paula Mints)
En 2003, la Chine représentait seulement 1 % de la En effet aujourd’hui trois fabricants Chinois Suntech, Yingli
production mondiale de cellules photovoltaïques, alors et Trina dominent devant First Solar (US) et Sharp (Japon)
qu’en 2008, la Chine et Taiwan représentaient déjà 48 % de un marché de moins en moins fragmenté : les 10 plus gros
la production mondiale dont 36 % pour la Chine seule. fabricants représentent 54 % du marché en volume au
second trimestre 2011, contre 42 % au second trimestre
Cette tendance devrait s’accentuer : selon le PV Status 2010.
Report 2011, ces pays représenteront en 2015 plus de 62 %
de la capacité de production mondiale si leurs projections La surcapacité constatée (50 GWc de capacité de
d’investissement se réalisent (dont 46 % pour la Chine production contre 23 GWc de demande) indique toutefois
seule). une nouvelle surchauffe du secteur : 30 GWc ont en effet été
ajoutés depuis le début 2010. De nombreux acteurs ont déjà
annoncé la réduction de leurs investissements voire l’arrêt
de leur production (notamment les acteurs chinois de taille
moyenne).
14 | Photovoltaïque, vers une filière durable ? | 2012

17. Les fabricants chinois et taiwanais ont récemment Les fabricants américains poursuivent une stratégie
conquis le marché de l’offre de conquête de segments à forte valeur ajoutée
La Chine abrite en 2011 plus de 750 sociétés actives dans Les États-Unis investissent massivement dans la
la fabrication de panneaux et de cellules photovoltaïques. technologie en amont, avec :
• irst Solar dominant le marché du tellurure de
F
Sept des sociétés présentes dans le top 10 des fabricants cadmium (CdTe) dont il détient plus de 90 % et numéro
de panneaux en capacité vendue sont chinoises (Suntech, un mondial en termes de capacité vendue (plus de 1
JA Solar, Yingli Solar, Trina Solar, etc.) ou taiwanaises GWc sur 2010)
(Motech, Gintech). • unPower, leader du photovoltaïque base silicium à
S
haut rendement, ayant fait récemment l’objet d’une
Tableau 1 : Top ten des fabricants de panneaux en capacité acquisition par le grand énergéticien Total (5 % de parts
vendue/an
de marché en 2009)
Sociétés Ventes 2009 (MWc) Ventes 2010 (MWc) • nisolar a longtemps dominé le marché des toitures à
U
Suntech 704 1 572
faible charge avec son module a-Si de type membrane
pour lequel 180 MWc ont été écoulés en 2009.
JA Solar 520 1 464
First Solar 1 100 1 411 De nombreuses startup américaines investissent dans le
Yingli Solar 525 1 062 photovoltaïque de deuxième ou troisième génération :
Trina Solar 399 1 057 • Nanosolar, Solyndra, HelioVolt, Miasolé (CIGS), Ascent
Motech Solar 360 924 Solar (CIGS flexible)
• unlight, ECD (a-Si flexible)
X
Q-Cells 586 907
• 24, Orionsolar (DSC)
G
Gintech 368 827
• onarka, Flextronics (OPV)
K
Sharp 595 774
Canadian Solar 193 588 Quelques acteurs tentent enfin de pénétrer le marché
en concurrence avec les sociétés chinoises, comme
Ces sociétés représentent 70 % de la production réalisée SolarWorld Industries, sur la technologie c-Si. SunPower,
par le top 10 et détiennent du coup environ le tiers du acteur spécialisé dans le c-Si à haut rendement, a été
marché des cellules photovoltaïques mondial. Ces sociétés récemment acquis par le groupe Total.
produisent essentiellement des modules en silicium
cristallin (mono ou poly), en simple ou multiple jonction. Les fabricants japonais restent des acteurs dominants
Elles ont parfois tenté de diversifier leur portefeuille de Avec Sharp, cinquième acteur du secteur en volume
technologies, mais devant les gains conséquents réalisés au second trimestre 2011, présent sur de nombreuses
sur la technologie c-Si elles n’ont pas donné suite à leur technologies (c-Si, c-Si à haut rendement, a-Si, etc.), le
effort. Ainsi Suntech a annoncé en 2010 l’arrêt de la Japon reste présent sur le marché. Sur l’année 2010 Sharp
production de modules à base de silicium amorphe. avait terminé au troisième rang mondial avec 595 MWc
vendus.
En capacité de production, le classement est encore plus
favorable aux acteurs chinois et taiwanais, puisqu’aucune Les autres fabricants japonais présents dans le top 10 sont
autre nationalité n’est représentée dans le top 10 : Kyocera (400 MWc), et Sanyo (215 MWc en 2008).
Tableau 2 : Top ten des fabricants de panneaux en capacité de Sanyo dispose par ailleurs d’une importante capacité
production
de production dans la technologie de silicium amorphe
Sociétés Capacité 2011 Pays (a-Si), tout comme Sharp, Mitsubishi Heavy Industry
(MWc) et Kaneka (un acteur uniquement présent sur cette
Suntech 2 400 China technologie). Les acteurs japonais sont très présents sur
JA Solar 2 100 China
cette technologie de silicium amorphe, qui peut être
déclinée en couches minces voire couches minces flexibles
Trina 1 900 China
(type « membrane »), adaptées aux toitures à faible charge
Yingli 1 700 China
au sol. Toutefois les spécialistes du secteur pointent
Motech Solar 1 500 Taiwan des difficultés à commercialiser cette technologie,
Gintech 1 500 Taiwan prometteuse dans un contexte de silicium cher mais moins
Canadian Solar 1 300 China pertinente dans le contexte actuel.
Neo Solar Power 1 300 Taiwan
Hanwha Solar One 1 100 China
JinkoSolar 1 100 China
PwC | 15

18. D’autres acteurs semblent en mesure de jouer un rôle de ont connu des temps difficiles depuis 2009 avec la
premier plan comme Showa Shell ou Honda Soltec. Ce montée en puissance des modules chinois. En dehors
dernier a plus de 15 ans de recul dans le domaine des des fabricants spécialisés sur le c-Si, on trouve de
modules photovoltaïques de type CIGS ; les deux sociétés nombreux acteurs dans le CIGS, comme SulfurCell,
figurent parmi les 10 plus avancées du globe sur la Odersun, Würth Solar, Avancis parfois en JV avec des
technologie CIGS avec leurs concurrentes allemandes et partenaires européens.
américaines.
• es espagnols, Isofoton (180 MWc de production en
L
D’autres grands groupes ont témoigné de l’intérêt pour le 2008), Siliken et Pevafersa dominent leur marché.
secteur photovoltaïque de troisième génération comme Après une année 2009 difficile, ils ont accentué leurs
Canon pour l’OPV (organic photovoltaic). efforts de mondialisation de leurs ventes face aux
difficultés de leur marché domestique en fort
Les fabricants européens toujours bien positionnés sur les ralentissement suite aux décrets royaux promulgués
technologies silicium dans la période post-bulle 2008.
Enfin, du côté des pays européens, des acteurs allemands, • n France, de nombreux fabricants de modules existent
E
espagnols et dans une moindre mesure Français se sont (Fonroche, Solairedirect, Tenesol) et cumulent plus de
positionnés sur des technologies silicium. 200 MWc de capacité de production, mais ils intègrent
également les activités d’investissement et de
• n Allemagne, Q-Cells, après avoir dominé le marché
E développement de projet. Le seul pur fabricant intégrant
en 2008 occupe désormais la 4e place du classement la partie amont (fabrication de cellules), Photowatt,
mondial avec 586 MWc vendus en 2010. Parmi les souffre de son manque de taille critique avec seulement
fabricants notables on compte Schott (plus de 50 ans 75 MWc de capacité de production annuelle. Il joue
d’expérience dans le secteur), Solon, Shüco (fabricant de néanmoins un rôle important au sein de la recherche
systèmes intégrés), Conergy… les fabricants allemands française des cellules c-Si de prochaine génération.
2.2.Le marché du Figure 4 : Capacité de production d’électricité photovoltaïque cumulée
installée globale
photovoltaïque : quels facteurs Capacité cumulée installée globale (en GW)
de croissance ? 50
Une filière dynamique dont la capacité installée cumulée 45
de production d’énergie photovoltaïque connaît une forte
croissance 40
35
L’énergie d’origine photovoltaïque, si elle connaît
localement des fortunes diverses selon les pays et 30 CAGR 1996-2011
marchés, reste au niveau mondial celle dont la capacité +34,4 %
de production d’électricité cumulée installée croît le plus 25
vite sur les 15 dernières années parmi toutes les énergies
renouvelables avec un taux de croissance annuel moyen 20
de +43,7 %.
15
Par comparaison, la deuxième énergie renouvelable 10
croissant le plus vite en capacité cumulée installée est
l’éolien, qui a posté une croissance moyenne de +28,2 % 5
depuis 1996. Sur les 5 dernières années, l’écart entre
solaire et éolien est encore plus conséquent avec +27,2 % 0
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
de croissance pour l’éolien contre +49,3 % pour le solaire.
L’accélération est manifeste : l’association européenne de Sources : REN21, Analyse PwC
l’industrie photovoltaïque, l’EPIA a récemment produit des
prévisions de marché pour les modules photovoltaïques
faisant état de volumes entre 130 et 200 GWc en 2015
soit une fourchette plus élevée que ses prévisions faites en
2009 pour l’horizon 2020.
16 | Photovoltaïque, vers une filière durable ? | 2012

19. Tableau 3 : Systèmes de tarif de rachat par pays : durée du contrat et tarif de
Avant les années 2000, dans la plupart des pays référence
le marché photovoltaïque est essentiellement
« hors réseau » (c’est-à-dire constitué d’unités Résumé des tarifs de rachats de l’électricité photovoltaïque
de production destinées à une consommation au niveau mondial
locale et non raccordées au réseau de distribution
d’électricité). L’énergie solaire photovoltaïque est Date de mise à jour 20-sept-11
alors vue comme une solution d’appoint lorsque
l’accès à l’électricité est difficile, ou dans des régions Les programmes suivants ont été retenus à partir
insulaires où le coût de l’énergie est élevé. Une de 15 ans ou plus de durée
niche de marché existe également dans les satellites
spatiaux, dont l’électricité est produite par des
Juridiction Durée de contrat €/kWh
panneaux GaAs à haut rendement extrêmement
Petites installations / Sans distinction de taille
coûteux.
Suisse 25 0,590
Ontario MicroFIT 20 0,578
Des dispositions règlementaires Grande Bretagne 20 0,425
tirent le marché de façon importante France 20 0,288
Bulgarie 25 0,389
Luxembourg 15 0,382
L’envolée de la capacité cumulée installée constatée
Slovaquie 15 0,382
au début des années 2000 est concomitante de
mesures de financement prises au niveau de la Italie (septembre 2011) 20 0,361
puissance publique dans un certain nombre de pays, Chypre 20 0,360
en particulier de tarifs de rachat (« feed-in tariff » Israël 20 0,334
ou FiT) ; ainsi sur la dernière décennie le National Slovénie 15 0,332
Renewable Energy Laboratory (NREL - Laboratoire République Tchèque 20 0,304
national des énergies renouvelables) a estimé qu’à
Equateur 15 0,297
août 2010 les tarifs de rachats étaient responsables
Malaisie 21 0,288
de 75 % de la croissance récente du marché.
Allemagne 20 0,287
Uganda 20 0,268
Rhode Island 15 0,247
Gainesville, FL 20 0,237
Vermont 25 0,222
Hawaii (toutes îles) 20 0,162
Grandes installations
Suisse 25 0,353
Ontario 20 0,319
Israël 20 0,298
Slovénie 15 0,288
Italie (septembre 2011)
Allemagne 20 0,221
Malaisie 21 0,199
France 12 MWc 20 0,114
Source : Wind-works.org
PwC | 17

20. Ces systèmes de subventions sont nécessaires dans la mesure où l’énergie photovoltaïque n’est
pas encore compétitive comparée à des solutions conventionnelles. Ils sont considérés comme
le système règlementaire le plus efficace en termes de rapport coûts/résultats (Source : « 8th
International Feed-in Cooperation Workshop », les 18 et 19 novembre 2010). En Europe, 20 pays
sur 27 ont adopté ce système.
Les autres systèmes existants (pouvant par ailleurs coexister avec les tarifs de rachat) sont des
incitations à atteindre un certain niveau d’énergies renouvelables dans le mix de consommation
énergétique (e.g. RES, REP aux États-Unis, qui fixent des quotas d’électricité consommée
d’origine renouvelable) et les systèmes d’appel d’offre portant sur le coût de production du kWh
devant se situer dans une certaine fourchette, comme c’est devenu le cas pour les centrales au sol
en France et aux États-Unis.
Figure 5 : Renewable Portfolio Standards (RPS) aux États-Unis
n RPS
WI: different n RE goal
WA: 15% req. by utility.
by 2020 Goal: 10%
by 2015
MT 15% NY: 24%
OR: 25% by 2015 ND: 10% by 2013
by 2025 by 2015 MN: 25%
by 2025
OH: 12.5% VT: 20%
SD: 10% by 2024 by 2017
by 2015
NV: 20%
by 2015 IA:
105 MW
UT: 20% (~2%)
by 2025 WY: 15%
CA: 20% by 2020
by 2010
MO: 11% ME: 40% by 2017
by 2020
AZ: 15% NH: 23.8% by 2025
by 2025 NM: 20% MA: 4% by 2009
by 2020
RI: 16% by 2020
CT: 23% by 2020
TX: 5,880 MW NJ: 22.5% by 2021
(~5.5%) by 2015 DE: 20% by 2019
HI (not illustrated): 20% by 2020 MD: 20% by 2022
DC: 11% by 2022
PA: 18% by 2020
IL: 25% VA: 12% by 2022
26 states and by 2025 NC: 12.5% by 2021
DC have RPS NC: 12.5% by 2021
Source : Analyse PwC US
18 | Photovoltaïque, vers une filière durable ? | 2012

21. Un relais s’opère grâce à de fortes maintenance et à la transmission). Le lancement rapide
réductions de coût de la technologie du marché via les subventions a enclenché une
dynamique de réduction de ces coûts par les volumes
qui ne fait que commencer.
La forte dépendance du développement de l’électricité
photovoltaïque aux subventions et impératifs • Les panneaux de technologie silicium (80 % du marché)
règlementaires ne devrait toutefois pas s’inscrire dans la voient leurs coûts de production suivre une courbe
durée en raison de changements récents importants : d’expérience bien connue des fabricants de semi-
• e potentiel de baisse des coûts sur la technologie PV est
L conducteurs, dont ils sont proches en termes de
encore particulièrement conséquent avec selon le processus industriel. Cela donne de la visibilité aux
département de l’énergie américain 92 % du coût au porteurs de projet qui font de forts investissements
kWh liés aux investissements en capital (le coût du capitalistiques dans les unités de production, dont la
carburant étant de 0 %, le reste est dédié à l’opération et performance s’améliore constamment.
Figure 6 : Coût de production au Watt-crête pour un module • epuis les années 1980, la recherche dans le domaine
D
standard PV cristallin photovoltaïque attire un montant croissant de
financements, qui débouchent sur un accroissement de
l’efficacité des cellules photovoltaïques, capables de
produire de plus en plus de Wh pour une quantité de
matière donnée.
• es effets d’échelle sur la production sont également
L
conséquents ; une unité de production en silicium
cristallin ne devenant compétitive qu’à partir de 200
MWc – au-delà du GWc les gains incrémentaux sont plus
faibles. Ainsi la plupart des acteurs du secteur
augmentent leurs capacités de production en suivant
des paliers de 50, 100, 200, 400 puis 1 000 MWc (et
au-delà).
Source : SEMI PV Group • Enfin, l’intégration accrue de la chaîne de production
depuis le silicium jusqu’au module permet de faire des
économies substantielles en matériel, d’éviter les
Figure 7 : Convergence du coût au Wc des modules
doublons, d’augmenter le recyclage de matériaux, etc.
(principales technologies)
Les fabricants intégrés bénéficient d’une profitabilité en
général supérieure à ceux qui ne réalisent pas la totalité
du produit.
Dans un contexte général d’accalmie en termes de
financement Clean Tech, l’énergie solaire reste ainsi une
catégorie en croissance, avec un premier trimestre 2011
classé second en termes de levée de fonds sur la base des
trois dernières années, notamment grâce aux technologies
de seconde génération (CIGS) et haute performance
(GaAs à couches minces, solaire photovoltaïque à
concentration).
Source : Citi Investment Research and Analysis, Company Reports
Note 1 : SPWR = SunPower, YGE = Ying Li Solar, TSL = Trina Solar, FSLR
= First Solar, ESLR = Evergreen Solar, STP = Suntech Power, ENER
= Energy Conversion Devices, Inc.
Note 2 : Il est important de noter que ces comparaisons de coût par
Wc (watt-crête) n’incluent pas les coûts dits de système (« balance of
system ») qui peuvent aller jusqu’à représenter la moitié du coût final au
Wc installé, et qui dans le cas de First Solar (FSLR) sont plus importants
que dans le cas des fabricants de technologie silicium.
PwC | 19

22. Le « Balance of System » est un autre élément clef de l’équation
économique, et ses coûts ont également tendance à baisser
Un autre aspect important des coûts installés au Wc est lié au « balance of system » (BOS) qui
représente tous les coûts annexes correspondant principalement aux onduleurs, câbles, systèmes
d’intégration ou structures métalliques, main d’œuvre, etc.
Figure 8 : Décomposition des coûts de BOS pour une ferme PV au sol aux US
BOS Cost Roadmap, 10 MW Fixed Tilt Blanded c-Si Project in the U.S., 2010-2012
$1.40
$1.20
$1.00
BOS Cost (S/W)
$0.80
$0.60
$0.40
$0.20
$0.00
2010 Coste 2010-2011 2011 Coste 2011-2012 2012 Coste 2012-2013 2013 Coste
Cost Reductions Cost Reductions Cost Reductions
Other Cables Labor Inverter Mounting Structure Mounting Structure Foundations Civil Work Eng PM
Sources : GTM Research
Figure 9 : Évolutions attendues sur les coûts au Wc installé (vision 2005 corrigée en 2009)
Prix système clef en main typique (€/Wc, données 2005)
6,0
Compétitivité
Compétitivité
atteinte avec les
5,0 atteinte avec les
prix “retail” et
prix de gros
“pics”
4,0 2,0
3,0
1,5
2,0
3,0 1,0
1,0 2,0
0,5
1,0 0,3
0,5 0,3
-
2004 2010 2020 2030 2040
Prévisions de 2005. En 2009 Modules BOS
ces prix sont à 1,1-1,9 €/Wc
Sources : Rapport PwC sur la filière photovoltaïque française, 2010
20 | Photovoltaïque, vers une filière durable ? | 2012