Quelle place pour le photovoltaïque en France ?
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Quelle place pour le photovoltaïque en France ?
« Il est nécessaire que les citoyens et les pouvoirs publics comprennent les termes du débat sur l’évolution du mix énergétique et les solutions de décarbonation [7] », affirme Stéphane Collin, directeur de recherche au CNRS1 et pilote du projet Iota2, intégré au programme et équipements prioritaires de recherche (PEPR) Tase3. Celui-ci étudie comment mieux tirer parti des énergies renouvelables [8] dans les systèmes énergétiques, afin de concilier décarbonation et souveraineté énergétique.
C’est dans ce contexte que des scientifiques du CNRS et de la Fédération PV4 ont publié en octobre 2025 une bande dessinée numérique5 et un guide du solaire photovoltaïque6 à destination des décideurs et décideuses publics. Une façon de nourrir le débat…
« La décarbonation passera en grande partie par le vecteur de l’électricité. D’abord, car les systèmes électriques sont efficaces : un véhicule électrique utilise par exemple moins d’énergie pour avancer qu’un véhicule thermique. Ensuite, l’électricité a pour avantage de pouvoir être produite de manière décarbonée grâce à des éoliennes ou des panneaux solaires », explique Frédéric Wurtz, directeur de recherche au CNRS7 et coporteur du projet FlexTase.
France : le solaire brille de plus en plus fort
Les énergies renouvelables sont devenues en 2025 la première source d’électricité dans le monde, assurant désormais plus du tiers de la production. La France est plutôt en retard par rapport à plusieurs voisins européens, du fait de l’importante production nucléaire qui, si elle n’est pas exempte de problèmes de sécurité et de stockage des déchets, reste une énergie bas carbone.
Néanmoins, le développement des énergies renouvelables, notamment solaire, est en hausse dans le pays. En 2024, la production d’énergie électrique photovoltaïque a représenté 5,6 % de l’énergie électrique consommée en France.
La croissance du photovoltaïque est portée par la baisse continue des prix d’installation, en raison surtout de l’industrialisation massive de la fabrication des panneaux solaires, particulièrement en Chine. Le coût des panneaux solaires ne représente dorénavant en France qu’une petite partie (15 à 20 %) du prix total d’une installation.
L’Europe dépendante des panneaux asiatiques
À l’échelle de l’Union européenne, les panneaux photovoltaïques installés en 2024 représentent une capacité de plus de 60 gigawatts (GW), portant la capacité totale de photovoltaïque dans l’UE à 336 GW. Mais le matériel fabriqué sur le continent produit moins de 10 GW – et, le plus souvent, il est issu de l’assemblage de cellules solaires importées d’Asie. Pour réduire sa dépendance aux importations, l’Union européenne s’est fixé comme objectif d’atteindre une capacité de production annuelle de panneaux de 30 GW en 2030, sur l’ensemble des étapes de fabrication des modules.
La baisse des coûts s’explique aussi par l’efficacité accrue des panneaux. Leur rendement de conversion (le pourcentage de l’énergie solaire reçue sur une surface effectivement convertie en énergie électrique) est passé de 16 % à 23 % en 10 ans, rendant le photovoltaïque très compétitif.
Améliorer les rendements de conversion
Une journée d’été, un panneau peut recevoir jusqu’à 1000 watts (W) par mètre carré. La taille moyenne d’un panneau solaire étant de 2 m², il capte 2000 W (soit la puissance d’un radiateur) dans des conditions de luminosité maximales et restitue une puissance électrique d’environ 450 W.
En prenant en compte les variations d’ensoleillement, 10 panneaux déployés sur une surface de toit de 20 m² orientée au sud produisent 5000 kilowattheures (kWh) par an. C’est l’équivalent de la consommation d’un foyer de quatre personnes, hors chauffage.
Les recherches actuelles visent à améliorer encore ce rendement de conversion. «  Aujourd’hui, la technologie commercialisée est essentiellement constituée de silicium, avec une limite théorique de rendement de 30 %, détaille Stéphane Collin. La future génération de panneaux solaires sera probablement constituée de cellules tandem8, qui atteignent aujourd’hui jusqu’à 34 % de rendement de conversion. L’objectif est de dépasser ce chiffre, mais aussi de rendre cette technologie industrialisable et d’assurer une durée de vie de ces cellules solaires équivalente à celles de la technologie silicium, c’est-à-dire au moins 25 à 30 ans. »
Déployer sans artificialiser
Le solaire peut se déployer de bien des manières. Si les centrales au sol ont un coût plus faible, le déploiement sur de grandes toitures est en plein essor. Cette technique offre des coûts assez réduits et satisfait la loi zéro artificialisation nette9, qui oblige désormais les entreprises et les surfaces commerciales à équiper une partie de leurs parkings d’ombrières photovoltaïques.
Au sol, des projets d’agrivoltaïsme émergent également. Situées sur des parcelles agricoles, ces installations photovoltaïques combinent productions électrique et agricole sur de grandes surfaces… en évitant la mise en compétition de ces deux ressources vitales.
« Toutefois, la réglementation mise en place en mars 2024 devrait protéger les agriculteurs, puisqu’elle vise à garantir un rendement de 90 % de la plante en culture sous les panneaux. Ceux-ci réduisent l’intensité du soleil et régulent l’évapotranspiration des plantes pour optimiser leur croissance, tout en les protégeant des intempéries. En suivant ce modèle, il suffirait de couvrir 1 % des surfaces agricoles pour atteindre une capacité de production photovoltaïque de 100 GW et, ainsi, remplir l’objectif 2050 annoncé par le président de la République Emmanuel Macron en 202210 », assure Anne Migan Dubois, professeure à l’université Paris-Saclay11 et membre des projets AgriPV-ER et Minotaure.
« De nouveaux modes de déploiement se développent par ailleurs, tels que le photovoltaïque flottant [14] : des panneaux posés sur des bouées ancrées, qui se refroidissent naturellement grâce à la température de l’eau, poursuit-elle. On assiste également, en Suisse, à un déploiement de panneaux solaires colorés ou semi-transparents remplaçant les vitres et les façades des bâtiments, avec des rendements de conversion plus faibles. »
Favoriser les communautés énergétiques
En France, les aides accordées au photovoltaïque ont avant tout pris la forme de garanties d’achat sur 20 ans – à travers des appels d’offres pour les grandes centrales ou via l’achat du surplus d’énergie produit par les particuliers. Depuis plusieurs années, la réglementation cherche à favoriser les communautés énergétiques, à savoir le déploiement local et l’appropriation du photovoltaïque par les citoyens. En 2017, cette tendance s’est concrétisée avec le cadre réglementaire de l’autoconsommation collective.
En France, on recense actuellement un millier de ces communautés. « Il peut s’agir de collectivités. L’université de Grenoble a ainsi installé des panneaux sur ses bâtiments, explique Frédéric Wurtz. Une partie de l’énergie est autoconsommée et une autre, réinjectée dans le réseau, se voit déduite de la facture d’autres bâtiments. »
Les incitations financières plongent
À l’échelle des particuliers, des incitations financières ont rendu compétitive l’installation de panneaux photovoltaïques, grâce à des tarifs d’achat des surplus avantageux. Mais une baisse très importante de ces tarifs (passés de 12,64 centimes à 4 centimes d’euros par kilowattheure en février 2025) devrait à présent inciter les particuliers à autoconsommer ou à vendre leur surplus à des acteurs locaux, plutôt qu’à l’injecter dans le réseau centralisé.
« Ce qui présente un avantage aussi bien physique qu’économique. En effet, certains jours d’été, on se retrouve avec un excès d’énergie renouvelable, ce qui conduit à des prix négatifs sur les marchés de l’énergie. L’espoir des communautés énergétiques12 est de créer de la flexibilité, en incitant les acteurs à consommer au maximum l’énergie au moment où elle est produite », explique Frédéric Wurtz. Cette flexibilité peut se traduire dans les comportements ou via des systèmes automatisés.
Comment intégrer les énergies renouvelables ?
L’évolution du mix électrique national demandera une adaptation des réseaux [16]. Aujourd’hui, 25 % de notre énergie finale est électrique. Les scénarios de transition énergétique considèrent qu’il faudrait porter cette part à 50 ou 60 %.
Les gestionnaires des réseaux, RTE (transport) et Enedis (distribution), annoncent respectivement des plans d’investissement de 100 milliards et 96 milliards d’euros d’ici à 2040 pour rénover les réseaux et les adapter à l’évolution de la demande et de la production, en y intégrant notamment les énergies renouvelables. À l’horizon 2050, les scénarios proposés par RTE tablent tous sur un déploiement important des énergies renouvelables – l’un d’entre eux repose même à 100 % sur des énergies renouvelables et les autres comportent une part variable de nucléaire, entre 13 et 50 %.
« Ces scénarios sont atteignables, avec un mix énergétique équilibré entre solaire, hydraulique et éolien, indique Frédéric Wurtz. Bien sûr, il faut conserver des centrales pilotables utilisant des énergies stockées pour pallier toute situation. Ces centrales pourraient être alimentées par des combustibles produits à partir d’énergies renouvelables. En effet, à partir des excédents de l’été, il est possible de produire de l’hydrogène, stockable, qu’on peut ensuite transformer en méthane ou en carburant. »
Coûts et empreinte carbone
Par ailleurs, l’intégration des énergies renouvelables intermittentes présente un certain avantage. « Les économistes ont montré que plus il y en a sur le réseau, moins il y a besoin de faire appel à des dispositifs de production d’énergie plus coûteux. Tendanciellement, cela fait baisser le prix de l’électricité sur les marchés. Un phénomène positif qui peut toutefois créer un autre problème : la baisse des rentes inframarginales13 », remarque Nathalie Kroichvili, professeure à l’université de technologie de Belfort-Montbéliard14 et membre du projet Flex Médiation.
La massification du photovoltaïque soulève également d’autres enjeux. « S’il produit de l’énergie sans émission de gaz à effet de serre, l’empreinte environnementale des panneaux n’est pas neutre pour autant, ajoute la chercheuse. Leur production et leur installation requièrent de l’énergie, l’extraction de métaux tels que le cuivre, ou encore le raffinage du silicium, issu de quartz de grande pureté, avec des conséquences écologiques, sociales et géopolitiques. »
« Si le recyclage coûte encore cher, faute de volume suffisant, le procédé de délamination par lame chaude permet d’ores et déjà de récupérer le verre et les métaux stratégiques comme le silicium, l’argent et le cuivre », complète Anne Migan Dubois.
Conclusion de Nathalie Kroichvili : « Quels que soient les scénarios envisagés, les problématiques de flexibilité et de sobriété seront indissociables du développement des énergies renouvelables ». Une chose est sûre : l’énergie électrique de demain a rendez-vous avec le soleil
Consultez aussi
Des procédés de fabrication propres pour les panneaux solaires de demain [19] (bande dessinée sur le blog Focus sciences)
L’énergie osmotique, l’électricité bleue du futur ? [20] (vidéo)
Énergies : le mythe de la transition [21] (interview)
- 1. Au Centre de nanosciences et de nanotechnologies (C2N, unité CNRS/Université Paris-Saclay).
- 2. Voir : www.pepr-tase.fr/projet/iota/ [22]
- 3. Les projets FlexTASE, Flex-Mediation, IOTA, Agri-PV, Minotaure font tous partie du PEPR Tase, issu du plan d’investissement France 2030 et spécialisé sur les énergies renouvelables et les systèmes énergétiques.
- 4. Née en 2010, la Fédération PV (ou FedPV) regroupe aujour’hui 16 laboratoires UMR du CNRS et fédère leurs axes scientifiques de recherche sur le photovoltaïque.
- 5. À télécharger : https://solairepv.fr/wp-content/uploads/BDSolairePV2.0.pdf [23]
- 6. À télécharger : https://solairepv.fr/wp-content/uploads/SolairePVEnFranceV3.1.pdf [24]
- 7. Au sein du Laboratoire de génie électrique de Grenoble (G2Elab, unité CNRS/Université Grenoble Alpes). Frédéric Wurtz est également codirecteur de l’Observatoire de la transition énergétique et de la chaire sobriété et résilience.
- 8. Les cellules tandem sont constituées de deux cellules. La cellule du dessus peut être fabriquée dans un matériau en couche mince comme la pérovskite, qui convertit plus efficacement les photons de grande énergie. La cellule du dessous, en silicium, convertit les photons de plus faible énergie.
- 9. Loi n° 2023-630 du 20 juillet 2023 visant à faciliter la mise en œuvre des objectifs de lutte contre l’artificialisation des sols et à renforcer l’accompagnement des élus locaux : https://www.legifrance.gouv.fr/jorf/id/JORFTEXT000047866733 [25]
- 10. Depuis mars 2025, la programmation pluriannuelle de l’énergie annonce 60 à 90 GW installés à l’horizon 2035.
- 11. Au sein du laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (unité CNRS/CentraleSupelec/Sorbonne Université/Université Paris-Saclay).
- 12. Parmi les communautés énergétiques, le réseau des Amep s’inspire du concept des Amap, des associations qui mettent en lien des producteurs locaux de fruits et légumes avec des consommateurs. Dans les Amep, les acteurs font don de leur surplus d’électricité à des voisins.
- 13. La rente inframarginale, pour un producteur d’électricité, désigne la différence entre le prix de marché spot (défini par le coût marginal de la dernière unité de production appelée) et son propre coût marginal. Ces rentes financent les coûts fixes des moyens de production et donc leur renouvellement. Elles entretiennent également les dispositifs de production tels que les centrales à gaz ou thermique, qu’il demeure important de conserver en cas de pic de la demande, notamment lors des pics de froid, en hiver.
- 14. Au sein de l’Institut Franche-Comté électronique mécanique thermique et optique – sciences et technologies (Femto-ST, unité CNRS/Supmicrotech ENSMM/Université Marie et Louis Pasteur/Université de technologie de Belfort-Montbéliard).
Voir aussi
