Une Start-up française innove dans la fabrication de cellules solaires
La Start-up poitevine S’Tile a développé un processus de fabrication de cellules solaires à hauts rendements qui présente des coûts réduits de 30% comparativement aux procédés classiques.
Après avoir obtenu des rendements de conversion énergétique dépassant 16% sur ses cellules, S’Tile a pour objectif un rendement de 18% pour 2015 puis 20% en 2016.
En avance sur sa feuille de route initiale, la jeune société se lance désormais dans l’installation d’une ligne pilote de fabrication de cellules en Poitou-Charentes. Cette dernière préfigurera une future production de masse lancée dès 2018.
Dans la filière photovoltaïque traditionnelle, les plaquettes de silicium (dites « wafers ») sont obtenues par fusion de silicium dans des creusets, puis solidification des lingots, et enfin découpe des lingots en plaquettes de dimensions désirées.
Ces étapes sont très coûteuses car forte consommatrices d’énergie et de matériaux. En effet, l’obtention d’un wafer d’environ 180 micromètres (dimension standard dans le photovoltaïque) provoque la perte d’environ 180 micromètres supplémentaires (soit l’épaisseur du fil de découpe) sous forme de poussières non recyclables à l’heure actuelle.
Après découpe, les plaquettes seront ensuite transformées en cellules photovoltaïques après métallisation. Ces dernières seront raccordées en série puis interconnectées entre elles pour former les modules (panneaux solaires). Or, les contacts métalliques en argent (sur la cellule) et en cuivre (pour le module) permettant de collecter les courants générés rajoutent un coût supplémentaire de fabrication. Le silicium pur, l’argent et le cuivre représentent à eux seuls 30% du coût total de la fabrication des cellules.
S’Tile a inventé une nouvelle technologie de fabrication de cellules photovoltaïques induisant une forte baisse du coût grâce à la réduction de l’utilisation des matériaux précieux : silicium de qualité solaire, argent et cuivre. Ces économies de matériaux permettent de faire baisser de 30% les coûts de production des modules photovoltaïques.
Le nouveau concept de cellule utilise un support en silicium frittéà partir de poudres de silicium à bas coût sur lequel est collée une très fine feuille de silicium monocristallin divisée en sous cellules. Ce concept est appelé i-Cell(r)
Le concept de la cellule intégrée
L’i-Cell(r) ou cellule intégrée est une cellule sans bus bar, produisant un faible courant et une haute tension, fabriquée à partir de plaquettes Mono-EQ réalisées par transfert de couches minces de silicium monocristallin sur des substrats de silicium frittés intégrés. Une i-Cell(r) se compose de plusieurs sous-cellules connectées en série en utilisant des étapes classiques de fabrication de cellule solaires. Comme une cellule solaire tandem, le courant d’une i-Cell(r) correspond au courant d’une sous-cellule tandis que la tension totale est la somme des tensions de chaque sous-cellule. Ce concept d’i-Cell(r) combine les avantages de faible coût de la technologie couche mince et des hauts rendements de conversion de la technologie silicium cristallin. Le concept d’i-Cell amène plusieurs avantages par rapport aux cellules solaires classiques :
• Haute tension et faible courant diminuant les pertes résistives.
• Inutilité des bus bars réduisant de 50% la consommation de la pâte d’argent onéreuse.
• Les interconnexions entre i-Cell dans les modules sont réalisées sur les côtés du support fritté au lieu des zones actives de la cellule elle-même, ce qui évite les contraintes et les dégradations à long terme.
Le coût des cellules devrait continuer à baisser pour atteindre 30 c€/W en 2017. D’ici là, S’Tile sera en capacité de produire des i-Cells(r) pour des coûts atteignant 25 c€/W. Après introduction d’améliorations parfaitement identifiées, ce coût sera portéà moins de 20 c€/W en 2018, soit une réduction de plus de 30% pour un rendement équivalent à celui d’une cellule standard. Cet avantage compétitif majeur devrait permettre au produit de percer rapidement sur le marché.
S’Tile souhaite produire ses produits en France en s’associant à des partenaires industriels français et européens. Ce projet permettra de revitaliser les filières de fabrication Européennes de cellules et de modules. Les ventes directes seront effectuées en Europe. Les ventes aux Amériques et en Asie se feront via des cessions de licences non exclusives,permettant à des fabricants déjàétablis de produire à moindre coût.
Le plan de développement de S’Tile
Le développement industriel de S’Tile est tourné vers l’objectif de production d’une cellule solaire permettant au module photovoltaïque d’atteindre de hauts rendements en utilisant le concept innovant de cellule intégrée : l’i-Cell(r). Pour cela, le projet de la société s’articule autour de ces grands axes :
2014 – 2015 : Développement du produit i-Cell(r) pour l’atteinte de rendements de conversion énergétique supérieurs à 20% ;
2015 – 2016 : Implantation en Poitou-Charentes d’une ligne pilote de production de cellules iCell(r) de 15MW/an ;
2017 : Début de la production de masse (40 MW/an) et vente des produits ;
2018 : Augmentation de la capacité de production à 200 MW/an.
Afin de mener à bien ce projet, S’Tile effectue un elevée de fonds privés à hauteur de 2 M€. La société réalise notamment une opération de financement participatif (crowdfunding) sur la plateforme WiSEED. Ce financement permettra à S’Tile de compléter les 1M€ déjà sécurisés venant des investisseurs présents ainsi que d’un nouvel investisseur industriel. Ces fonds, appuyés par un premier chiffre d’affaire en 2014, seront utilisés pour :
L’achat des équipements complétant la ligne pilote de production en Poitou-Charentes et préfigurant la production de masse ;
L’embauche de personnel. L’effectif actuel de 12 personnes sera ainsi portéà hauteur d’environ 50 personnes d’ici 2017 ;
Les contrats de sous traitance nécessaires aux améliorations techniques du produit ;
La qualification et la certification des produits.
Si ce projet vous intéresse, S’Tile vous invite ainsi à vous renseigner davantage et à participer via la plateforme WiSEED (https://www.wiseed.com/fr/startups/s-tile).
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