Production et recyclage des panneaux photovoltaïques, impacts et possibilités

Il en faudrait partout, sur tous les toits, en façade et même sur certains tronçons de nos voies routières. Les panneaux photovoltaïques, et plus précisément leur installation généralisée dans les plus larges proportions possibles, s’avèrent en effet essentiels à la transition énergétique. Filière de production durable parmi les plus efficientes, réalistes et prometteuses, le solaire s’impose comme un des piliers fondamentaux en matière de production d’énergie renouvelable.

Mais comment ces infrastructures énergétiques sont-elles fabriquées ? Et une fois parvenues à la fin de leur durée de vie, qu’en faire ? Comment recycler ou revaloriser leurs composants ? La problématique liée à leur recyclage va-t-elle devenir aussi complexe qu’exponentielle, un peu comme les batteries des véhicules électriques ? Tentons d’y voir plus clair.

Fabrication et composants
Pour convertir l’énergie des photons - les corpuscules élémentaires de l'énergie lumineuse - en électricité, un panneau photovoltaïque doit comprendre des technologies et matériaux précis. Il est ainsi composé de plusieurs cellules, assemblées en série ou en parallèle, qui opèrent cette transformation de l’énergie issue du rayonnement solaire en courant électrique. Ces cellules sont fabriquées à partir de composants électroniques relativement fragiles. Elles sont donc enveloppées d’une couche de verre protectrice pour éviter que les chocs et les intempéries ne les endommagent. Cette couche de verre peut en outre être munie d’une couche anti-reflet pour éviter les déperditions ainsi que les nuisances.

Les cellules photovoltaïques sont elles-mêmes constituées d’un matériau semi-conducteur - à mi-chemin entre les isolants et les conducteurs. Dans la grande majorité des produits issus des filières solaires, on utilise du silicium pour cet élément. En tant qu’élément chimique particulièrement abondant dans la croute terrestre, le silicium reste problématique d’un point de vue environnemental dans son extraction. Extrait principalement sous forme de quartz, son affinage et sa transformation en produits industriels s’avèrent fortement consommateurs d'énergie et de produits chimiques. Les acteurs économiques dominant ces processus d’extraction et de transformation se trouvent en outre majoritairement en Chine. Depuis plusieurs décennies, 71% de la production mondiale dépend de filières chinoises.

Durée de vie
Selon les normes en vigueur en Europe, on estime en général qu’un panneau solaire a une durée de vie de 30 ans en moyenne. Durant l’entier de son cycle d’utilisation, il faut cependant noter que son efficacité va diminuer progressivement. Ainsi, les experts et les fabricants estiment que l’on bénéficiera de la totalité de la puissance d’une infrastructure photovoltaïque pendant les dix premières années qui suivent son installation. Puis, durant les dix années suivantes, le même panneau fournira généralement 90% de sa puissance maximum. Finalement, pendant sa dernière décennie, les estimations indiquent globalement des performances situées aux alentours de 80% du rendement initial.

« Les garanties émises par les fabricants de panneaux solaires concernent d’ailleurs la production d’énergie », souligne Laure-Emmanuelle Perret, responsable durant de nombreuses années du développement des technologies solaires au sein de la division photovoltaïque du CSEM et de l'EPFL. Également fondatrice du bureau LMNT, spécialisé dans le conseil et l’accompagnement dans la transition énergétique, elle ajoute que « La durée de vie complète d’un panneau peut donc dépasser les 30 ans. Le plus important étant qu’il continue à produire de l’énergie à minimum 80% de son efficacité initiale. »

On notera encore un élément important : un panneau solaire n’est pas à considérer seul. En effet, pour convertir le courant produit en courant utilisable au sein d’un logement, une installation photovoltaïque est munie d’un onduleur. Un dispositif plus fragile que les autres composants qui nécessite d’être remplacé tous les dix à quinze ans.

Recyclage, et réutilisation ?
Après plusieurs décennies de bons et loyaux services, il s’agit donc d’installer de nouvelles infrastructures solaires. Se pose alors la question du recyclage des anciens panneaux. À l’heure actuelle, les filières de revalorisation industrielles existantes s’avèrent performantes dans la prise en charge des panneaux solaires. Le recyclage du verre figurant parmi les bonnes pratiques industrielles en vigueur depuis longtemps déjà. Un panneau en est d’ailleurs composé entre 70 à 90%. De manière générale, un panneau photovoltaïque qui ne sert plus commence par être démonté dans le but d’isoler ses composants séparément : cadre en métal, verre, câbles et éléments électroniques. Ces différents éléments sont ensuite acheminés dans les diverses filières de récupération leur correspondant.

Si l’extraction et la transformation du silicium restent problématiques en amont de la phase de production des panneaux solaires, leur recyclage ne pose que peu de problème puisque la grande majorité des cellules photovoltaïques ne comprennent que très peu de substances nocives. On estime ainsi que près de 80 à 90% d’un panneau peut être recyclé, notamment en raison de l’importante proportion de verre et de métaux faciles à isoler qui s’y trouve. Les 10 à 20% restant - dont les polymères utilisés pour encapsuler les cellules photovoltaïques - sont pour l’heure éliminés par incinération.

Outre les filières de recyclage, une des solutions à imaginer en parallèle pourrait consister à créer des circuits de réutilisation. Calquée sur le modèle de l’économie circulaire, la démarche permettrait, une fois des panneaux arrivés en fin de vie, de les démonter pour les réinstaller sur d’autres infrastructures. Un procédé inexistant pour l’heure, mais auquel s’intéresse Laure-Emmanuelle Perret.

« L’idée consisterait à donner naissance à un circuit de revalorisation qui viendrait s’ajouter aux filières de recyclage existantes. Plutôt que d’isoler les composants d’un panneau pour les recycler séparément, il pourrait être intéressant de le réinstaller sur un autre ouvrage, en tant qu’élément architectural, même avec une production d’énergie légèrement plus faible que celle garantie par les standards des fabricants. La démarche mérite d’être étudiée, en particulier en Europe, où l’industrie de la production de panneaux photovoltaïques s’avère encore très minoritaire. »

Bien sûr, de manière globale, quels que soient les potentiels obstacles ou défis en matière de production et de réutilisation, l’installation de panneaux solaires dans des proportions massives reste une excellente solution durable. Au-delà d’une certaine proportion, la multiplication des infrastructures solaires permet en effet d’engendrer un cercle vertueux au sein duquel l’énergie fournie durablement justifie celle utilisée lors des étapes industrielles intervenant dans leur fabrication et leur recyclage et/ou réutilisation.