Publié le : 13 mars 2025 / Mis à jour le : 13 mars 2025 – Auteur : Konrad Wolfenstein
De nouvelles cellules solaires à haute performance (pérovskite) devraient accélérer la transition énergétique du Japon – Stratégie solaire du Japon avec Sekisui Chemical – Image : Xpert.Digital
Technologies énergétiques du futur : la percée japonaise avec les cellules pérovskites
Énergie solaire avancée : la voie du Japon vers la transition énergétique
Le Japon réalise des progrès considérables dans le domaine de l'énergie solaire grâce au développement des cellules solaires pérovskites (CSP), qui pourraient transformer en profondeur son paysage énergétique. Cette technologie innovante devrait non seulement contribuer à la réalisation des objectifs climatiques ambitieux du Japon, mais aussi réduire sa dépendance aux énergies fossiles et au nucléaire. Grâce à leurs propriétés de flexibilité, de légèreté et de haute efficacité, ces cellules solaires ultra-performantes pourraient atteindre une capacité de production d'électricité équivalente à celle de 20 réacteurs nucléaires d'ici 2040, participant ainsi de manière cruciale à la transition énergétique du Japon.
La technologie révolutionnaire de la pérovskite
Les cellules solaires à pérovskite diffèrent fondamentalement des cellules solaires conventionnelles et promettent une révolution dans la production d'énergie solaire. Contrairement aux panneaux solaires traditionnels à base de silicium, les cellules solaires à pérovskite se caractérisent par leur grande adaptabilité, leur légèreté et leur flexibilité de fabrication. Ces propriétés les rendent particulièrement précieuses pour le Japon, pays densément peuplé où les panneaux solaires conventionnels sont souvent impraticables en raison du manque d'espace.
La polyvalence des cellules solaires pérovskites ouvre des perspectives d'application inédites. Grâce à leur conception semi-transparente et légère, elles peuvent être installées sur les façades et les fenêtres des bâtiments, les toits de voitures et les lampadaires, permettant ainsi d'exploiter ces surfaces pour la production d'énergie. Cette flexibilité est particulièrement importante dans les villes où l'espace est limité et où il est crucial d'optimiser la production d'énergie sans empiéter sur le territoire.
En termes d'efficacité, les cellules solaires à pérovskite ont réalisé des progrès impressionnants. Avec un rendement de 26,1 %, elles égalent désormais les performances des panneaux monocristallins en silicium traditionnels, et ce chiffre continue de progresser, tandis que la technologie du silicium semble avoir atteint ses limites. La possibilité d'utiliser des cellules solaires à pérovskite en combinaison avec des panneaux en silicium est particulièrement prometteuse, car elle permet actuellement de dépasser les 35 % d'efficacité. De plus, la flexibilité des cellules solaires à pérovskite permet le développement de systèmes hybrides combinant énergie éolienne et solaire, ce qui peut encore améliorer l'efficacité des énergies renouvelables.
Convient à:
L'avantage stratégique du Japon grâce à la production d'iode
Un facteur clé renforçant la position du Japon dans le développement des cellules solaires pérovskites réside dans son rôle de deuxième producteur mondial d'iode. L'iode est un composant essentiel à la fabrication de ces cellules. Cet atout en matière de ressources permet au Japon de mettre en place une chaîne d'approvisionnement indépendante et offre des perspectives de développement prometteuses pour son industrie nationale. Grâce à cette ressource naturelle, le Japon pourrait créer une chaîne de production largement autosuffisante pour fabriquer les énormes quantités de cellules solaires pérovskites nécessaires.
Le plan solaire ambitieux du Japon
Le gouvernement japonais a dévoilé un plan ambitieux pour l'utilisation de la technologie pérovskite. Le pays vise à installer 20 gigawatts de capacité solaire d'ici l'exercice fiscal 2040, soit l'équivalent de la production d'environ 20 réacteurs nucléaires. Grâce à cette capacité, le Japon pourrait non seulement démanteler ses réacteurs nucléaires en activité, mais aussi éviter la construction de nouvelles centrales nucléaires pour répondre à ses futurs besoins énergétiques à mesure que les centrales thermiques seront progressivement abandonnées.
Cette initiative s'inscrit dans un plan énergétique plus vaste. Le 13 mars 2025, le gouvernement japonais a finalisé un projet de politique énergétique fondamentale visant à porter la part des énergies renouvelables dans le mix électrique à 50 % d'ici 2040 afin de répondre à la demande croissante d'électricité. Le Japon avait déjà actualisé son plan énergétique en octobre 2021, les énergies renouvelables apparaissant comme les principales bénéficiaires. Le sixième « Plan stratégique pour l'énergie » fixe pour la première fois l'objectif de faire de l'énergie solaire, éolienne et hydroélectrique, ainsi que de la biomasse, les principales sources de production d'énergie au Japon à partir de 2030, avec une part prévue de 36 à 38 % dans le mix énergétique.
Le rôle moteur de Sekisui Chemical
Sekisui Chemical est un acteur clé de la mise en œuvre de la stratégie solaire du Japon. Avec le soutien de la Banque de développement du Japon (DBJ), Sekisui a créé début 2025 une nouvelle société chargée de développer, fabriquer et commercialiser des cellules solaires à pérovskite sous sa propre licence. Le coût total du projet est estimé à plus de 310 milliards de yens (1,97 milliard de dollars), dont la moitié est financée par des subventions publiques.
Sekisui prévoit une stratégie d'investissement progressive, débutant par 90 milliards de yens pour la construction d'une ligne de production de 100 mégawatts d'ici 2027, suivie d'une ligne de production d'un gigawatt d'ici 2030. Pour ce projet, l'entreprise achètera et utilisera des équipements de l'usine Sharp de Sakai, dans l'ouest du Japon. L'objectif est d'atteindre une capacité de production d'un gigawatt par an pour les cellules photovoltaïques innovantes, principalement des cellules solaires en pérovskite, d'ici l'exercice 2030.
L'entreprise a déjà défini des domaines d'application précis pour sa technologie : « Nous souhaitons tirer parti de la légèreté et de la flexibilité du système pour en promouvoir l'utilisation, notamment dans le secteur public, par exemple dans les salles de sport servant de centres d'évacuation en cas de catastrophe », a-t-elle déclaré. À long terme, Sekisui prévoit de développer son activité en réduisant les coûts grâce à la production de masse tout en stimulant la demande, en se concentrant sur les toitures et les façades d'usines et d'entrepôts du secteur privé.
Investissements et plans de production
Sekisui Chemical prévoit d'établir une capacité de production de 1 gigawatt par an de cellules solaires pérovskites d'ici 2030. L'entreprise investira un total d'environ 2 milliards de dollars américains dans ce projet, dont la moitié des coûts sera prise en charge par le gouvernement japonais.
La première étape consiste en la construction d'une ligne de production d'une capacité de 100 mégawatts par an entre 2025 et 2027. Pour cela, Sekisui Chemical investit 90 milliards de yens (environ 570 millions de dollars américains) et utilise des parties d'une ancienne usine Sharp à Osaka.
Soutien et partenariats gouvernementaux
Le gouvernement japonais soutient activement ce projet :
- Le ministère des Affaires économiques a accordé une subvention à Sekisui Chemical dans le cadre du programme visant à développer les chaînes d'approvisionnement pour la transition écologique.
- La Banque de développement du Japon (DBJ), une banque publique, détient une participation de 14 % dans la société nouvellement créée Sekisui Solar Film, qui établira l'usine de fabrication.
Technologie et applications
Sekisui Chemical est spécialisée dans la fabrication en continu de cellules solaires pérovskites minces et flexibles. Les propriétés actuelles des cellules sont les suivantes :
- Efficacité : 15 %
- Durée de conservation : 10 ans
- Largeur du rouleau : 30 centimètres
Les objectifs futurs comprennent un rendement de 20 % et une durée de vie de 20 ans. Ces cellules solaires légères et flexibles seront initialement installées sur les toits de bâtiments publics, tels que les gymnases. À terme, leur utilisation sur les toits et les murs d'usines et d'entrepôts est prévue.
Objectifs à long terme
Le gouvernement japonais vise à ce que les nouveaux types de cellules solaires contribuent à hauteur d'environ 20 gigawatts à la production d'électricité d'ici 2040. Sekisui Chemical prévoit de jouer un rôle clé dans la réalisation de cet objectif gouvernemental d'établir une production à l'échelle du gigawatt d'ici 2030.
Percée dans le domaine des cellules solaires pérovskites : moins chères et plus durables que jamais.
Malgré leur énorme potentiel, les cellules solaires à pérovskite se heurtent encore à plusieurs obstacles. Leur durée de vie nettement inférieure à celle du silicium et leurs coûts initiaux élevés constituent deux des principaux défis. Cependant, la technologie progresse constamment et les chercheurs travaillent à des solutions telles que l'amélioration des techniques de passivation et l'élaboration de combinaisons de matériaux plus stables.
Une avancée remarquable a eu lieu en 2024 lorsqu'un fabricant chinois a présenté les premières cellules pérovskites commerciales conçues pour fonctionner pendant 12 ans sans aucune perte de performance, assorties d'une garantie de dix ans. Sur une période de 25 ans, la dégradation des performances devrait être linéaire plutôt que brutale, améliorant ainsi la prévisibilité.
Une tendance positive se dessine également concernant les coûts. Les prévisions indiquent qu'au Japon, le coût du watt devrait passer de 20 yens (environ 12 centimes d'euro) actuellement à 10 yens (environ 6 centimes d'euro) d'ici 2040. Cette baisse des coûts renforcera la compétitivité de cette technologie et favorisera son adoption à grande échelle.
En Allemagne, le physicien Felix Lang a découvert une propriété remarquable des semi-conducteurs pérovskites : leur capacité d’auto-réparation. Cette découverte pourrait considérablement prolonger la durée de vie des cellules solaires pérovskites et contribuer à l’amélioration des cellules solaires et des équipements à rayons X, avec des applications aussi bien sur Terre que dans l’espace.
La renaissance solaire du Japon
Le Japon, autrefois leader mondial de la production de panneaux solaires, voit sa part de marché chuter sous la barre des 1 % face à la concurrence chinoise. Grâce à la technologie PSC, le Japon ambitionne de reconquérir une position plus forte sur le marché mondial. Cette situation rappelle la période qui a suivi le choc pétrolier de 1973, lorsque les secteurs public et privé japonais ont collaboré à la recherche et au développement dans le domaine des énergies renouvelables, et que sa part de marché mondiale pour les panneaux solaires a temporairement dépassé les 50 % avant d'être supplantée par les entreprises chinoises aux prix plus bas.
Depuis la catastrophe nucléaire de mars 2011 au Japon, le secteur de l'énergie solaire du pays a connu un développement rapide. Aujourd'hui, la production d'énergie solaire contribue à près de 10 % de la production énergétique totale, contre seulement 1,9 % en 2014. Le plan énergétique actuel vise à porter cette part entre 36 et 38 % d'ici 2030, la technologie des chaînes d'approvisionnement en énergie (PSC) jouant un rôle clé pour dépasser ces objectifs d'ici 2040.
Convient à:
Diversification des énergies renouvelables au Japon
Si les cellules solaires pérovskites sont au cœur de la stratégie énergétique japonaise, le pays investit également dans d'autres sources d'énergie renouvelables afin de diversifier son mix énergétique et d'accroître sa sécurité énergétique. Le Japon ambitionne de devenir une société de l'hydrogène et poursuit une stratégie dédiée à l'hydrogène depuis 2017, contribuant ainsi à son objectif de décarbonation d'ici 2050. Le gouvernement japonais prévoit d'investir environ 15 000 milliards de yens (soit environ 107 milliards de dollars américains) dans la filière hydrogène sur une période de 15 ans.
Par ailleurs, le ministre de l'Environnement, Shinjiro Koizumi, a annoncé que son ministère prendrait l'initiative d'accélérer le développement de l'énergie géothermique. Le ministre de la Réforme administrative, Taro Kono, a quant à lui annoncé l'objectif de doubler le nombre de centrales géothermiques au Japon d'ici 2030. Des tarifs de rachat avantageux et la promotion des énergies renouvelables devraient favoriser l'essor des projets géothermiques.
Par ailleurs, le Japon explore l'énergie de fusion comme source d'énergie à long terme. Le pays coopère avec l'UE et les États-Unis pour accélérer le développement de cette énergie, l'investissement et la collaboration privés jouant un rôle essentiel. Fin mars 2024, 21 entreprises ont fondé le Conseil japonais de l'énergie de fusion (J-Fusion) afin de faire progresser conjointement la technologie et les normes en la matière.
Implications pour la transition énergétique mondiale
L'investissement massif du Japon dans les cellules solaires pérovskites pourrait avoir des répercussions considérables sur le paysage énergétique mondial. Si cette technologie est déployée avec succès à l'échelle industrielle, elle pourrait servir de modèle à d'autres pays, notamment aux nations densément peuplées où l'espace est limité pour les centrales solaires traditionnelles.
Le gouvernement japonais est convaincu du succès de ses investissements dans les cellules solaires pérovskites. Après avoir approvisionné son marché intérieur, le Japon prévoit d'exporter cette technologie innovante vers d'autres pays, ce qui pourrait contribuer à la transition énergétique mondiale et renforcer sa position de leader technologique.
Le développement des cellules solaires pérovskites s'inscrit dans une stratégie japonaise plus large visant à reconquérir son leadership technologique dans divers secteurs. Outre les énergies renouvelables, le Japon investit massivement dans d'autres technologies d'avenir, telles que les véhicules autonomes (SDV), avec pour objectif d'atteindre une part de marché mondiale de 30 % d'ici 2030.
Une avancée solaire pour l'avenir énergétique du Japon
L'investissement du Japon dans les cellules solaires pérovskites marque une étape cruciale dans la transformation de son paysage énergétique. Les plans ambitieux visant à installer une capacité équivalente à celle de 20 réacteurs nucléaires d'ici 2040 témoignent de la confiance du pays dans cette technologie innovante et sa contribution à la transition énergétique.
La technologie pérovskite offre des avantages uniques grâce à sa flexibilité, sa légèreté et son efficacité, notamment pour un pays densément peuplé comme le Japon. Malgré les défis persistants liés à la durabilité et au coût, les progrès constants en recherche et développement démontrent que ces obstacles peuvent être surmontés. La stratégie de mise en œuvre progressive, visant une production de gigawatts d'ici 2030, jette les bases d'objectifs ambitieux à long terme.
L'adoption généralisée des cellules solaires pérovskites pourrait non seulement aider le Japon à atteindre ses objectifs climatiques et à réduire sa dépendance aux énergies fossiles et au nucléaire, mais aussi à retrouver sa position de leader dans le domaine de l'énergie solaire. L'utilisation stratégique de la production nationale d'iode et les investissements publics substantiels témoignent de la détermination du Japon à réussir dans ce domaine technologique d'avenir.
Grâce à cette approche globale, qui allie innovation technologique et stratégie économique, le Japon se positionne comme un pionnier de la transition énergétique mondiale et ouvre la voie à une production d'énergie durable pour l'avenir. Le succès de ce plan pourrait revêtir une importance capitale non seulement pour le Japon, mais aussi pour les efforts déployés à l'échelle mondiale en faveur d'un avenir énergétique durable.
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