Les panneaux solaires à couche mince sont relativement récents sur le marché. Bien moins cher à produire que les panneaux solaires au silicium cristallin, ils pourraient représenter 40% de la production de panneaux dès 2012, une percée fulgurante pour cette technologie récente.

La technique

Une couche photovoltaïque active (la "couche mince") est placée sur du verre ou un substrat dans un autre matériau (tel du plastique ou un polymère). Les cellules sont appliquées au moyen de "techniques en phase vapeur", où le semi-conducteur (comme du germanium, du sélénium, des alliages de cuivre-indium, du gallium, du silicium, voire des produits mélangés à de l'arsenic et à du cadmium) est vaporisé sur le substrat (le panneau porteur). La couche mince génère une très haute tension, même sous un faible rayonnement lumineux. Mais comme la puissance (P) par unité de surface est inférieure, l'intensité est moins élevée. Ce qui signifie que, pour la même quantité de watts-crête, il faut environ une fois et demie la surface requise de panneaux cristallins.

De nombreuses solutions à couche mince sont aujourd'hui disponibles sur le marché. La différence entre celles-ci réside au niveau des semi-conducteurs utilisés, du nombre de couches ainsi que du mode d'exécution (collage sur une toiture plate, par modules ou non, montés dans des cadres séparés ou non comme les modèles cristallins sur une structure porteuse). Les plus anciens types sont les panneaux à silicium amorphe. Ceux-ci dérivent directement de la technologie silicium courante dans les panneaux cristallins. Le silicium est dans ce cas amené en phase vapeur et refroidi avant qu'une structure cristalline puisse se former, afin de permettre l'apparition d'une couche mince et flexible incassable (pas de plans de clivage).

Les avantages:

• Comme les cellules en couche mince sont inférieures à 1 µm, il faut moins de matériaux et les coûts de production s'en trouvent par conséquent réduits. Ces panneaux sont jusqu'à 30 % moins chers que les panneaux cristallins.
• Esthétisme: les panneaux sont fins et sont souvent montés à plat sur la toiture, ce qui les rend pratiquement invisibles depuis le sol.
• La couche mince génère rapidement une haute tension par faible luminosité, et les onduleurs démarrent dès lors plus rapidement et s'arrêtent de fonctionner plus tardivement. C'est pourquoi, en Belgique, ces panneaux produisent en moyenne 915 à 920 kWh par kWp placé (par rapport à 850 pour les modèles cristallins) sur une base annuelle. Pour les grandes superficies (toitures ou systèmes au sol) offrant suffisamment d'espace, on opte par conséquent souvent pour cette solution en raison de son rendement supérieur en kWh/kWp.
• La sensibilité à l'orientation des panneaux à couche mince est beaucoup moins importante, et ils peuvent donc être montés (ou collés) complètement à plat. Mais plus l'inclinaison est faible, plus le rendement est faible. Dans certains cas, on n'obtient plus que 750 kWh/kWp.
• Les cellules solaires en couche mince peuvent être intégrées dans un support flexible afin d'obtenir des panneaux flexibles: la solution idéale pour les toitures, qui ne peuvent supporter qu'une très faible charge.
• Les cellules présentent une structure de couleur sombre uniforme esthétique (généralement brune ou bleu foncé), qui convient en tout point aux systèmes BIPV (Building Integrated-PV).
• En raison de leur faible poids, les cellules solaires en couche mince sont parfaites pour différents types de surfaces.

Le revers de la médaille

• Les panneaux à couche mince nécessitent une superficie une fois et demie plus importante que les types cristallins pour produire la même puissance en watt-crête.
• Dans le but d'assurer une protection optimale, on utilise du tedlar® pour la face arrière des panneaux. Mais comme on emploie généralement du verre, les panneaux sont alors assez lourds à hisser lors du montage.
• Certains panneaux à couche mince sont produits avec des métaux lourds. Or, il est interdit d'en utiliser en Belgique, afin d'éviter que des substances toxiques ne soient dispersées dans l'environnement en cas de rupture.
• Etant donné que la technologie couche mince est récente, les renseignements relatifs à sa durabilité font encore défaut. Mais tout porte à croire les panneaux à couche mince dureront moins longtemps que les 25 ans minimum des panneaux cristallins