Panneaux Photovalcaïque

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Systèmes photovoltaïques :

fabrication et impact

environnemental

Synthèse réalisée par Cécile Miquel

sous la direction de Bruno Gaiddon

Juillet 2009

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Table des matières

Résumé....................................................................................................3

Liste des abréviations ...................................................................................4

Introduction ..............................................................................................5

Partie 1 : Processus de fabrication des systèmes photovoltaïques ...............................7

1 Etape 1 : Raffinage du silicium.................................................................8

1.1. De la silice au silicium métallurgique .....................................................8

1.2. Du silicium métallurgique au silicium solaire........................................... 10

2 Fabrication des plaques, cellules et modules photovoltaïques .......................... 12

2.1. Etape 2 : Cristallisation du silicium et mise en forme des plaques ................. 13

2.2. Etape 3 : Fabrication des cellules........................................................ 15

2.3. Etape 4 : Assemblage des modules....................................................... 17

Partie 2 : Impact environnemental des systèmes photovoltaïques............................. 18

1 Contexte et périmètre des études ........................................................... 18

2 Données d’inventaire du cycle de vie ....................................................... 20

2.1. Tableau synthétique ....................................................................... 20

2.2. Energie et matériaux....................................................................... 21

2.3. Produits chimiques et rejets .............................................................. 23

3 Résultats de l’analyse du cycle de vie....................................................... 24

3.1. Demande cumulée en énergie primaire ................................................. 25

3.2. Temps de retour énergétique............................................................. 25

3.3. Effet de serre ............................................................................... 27

4 Voies de réduction et bonnes pratiques..................................................... 28

Conclusion .............................................................................................. 29

Références.............................................................................................. 30

Annexe 1 : Démarche bibliographique.............................................................. 32

Annexe 2 : Pureté du silicium ....................................................................... 33

Annexe 3 : Principe d’une analyse du cycle de vie ............................................... 34

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Résumé

Ce document est une synthèse portant sur la fabrication des modules photovoltaïques au

silicium cristallin et l’impact environnemental des systèmes raccordés au réseau. Les

résultats sont tirés d’études scientifiques dont des analyses du cycle de vie [19], [20].

Les procédés de fabrication décrits sont la réduction carbothermique de la silice dans un

four à arc, le raffinage du silicium solaire par procédé Siemens (voie gazeuse chlorée), la

cristallisation du silicium en lingots et la découpe des plaques, la fabrication des cellules

photovoltaïques par dopage, polarisation et traitement anti-reflet, l’assemblage des

modules par encapsulation dans un feuilleté verre/EVA/Tedlar!, et enfin l’installation du

système comprenant câblage et onduleurs.

Les analyses du cycle de vie vont de l’extraction du quartz à la production d’électricité 30

ans durant, hors fin de vie des systèmes, avec un remplacement d’onduleurs. Le mix

énergétique de la fabrication est de type UCTE région Europe de l’Ouest.

La fabrication nous révèle une consommation de silicium de 10 à 15 g/Wc, des éléments

toxiques présents à l’état de traces (Pb, Br, B, P), l’utilisation de métal aux ressources

limitées (Ag), et une dépense énergétique conséquente due à l’aluminium et au silicium

(40%). Elle occasionne la génération de rejets chlorés, de boues chargées en silicium et de

gaz et d’effluents provenant de l’utilisation de produits chimiques.

Les résultats de l’analyse du cycle de vie sont que l’énergie est l’impact majeur, avec

environ 30000 MJ d’énergie primaire par kWc, soit 2500 kWh d’énergie finale. Pour

caractériser les effets sur l’environnement d’un système photovoltaïque, les indicateurs

pertinents sont le temps de retour énergétique, qui est d’environ 3 ans, et l’effet de serre,

qui

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