Équipe chinoise de l'USTC : dans les meilleures conditions de pratique, les fuites de plomb des pérovskites sont inférieures de 94 % à celles du silicium cristallin avec brasure au plomb

fr.wedoany.com Rapport : Une équipe de recherche dirigée par l'Université des sciences et technologies de Huazhong (Huazhong University of Science and Technology) a modélisé les flux de plomb de la filière photovoltaïque pérovskite en Chine de 2026 à 2060. Les résultats montrent que, dans les meilleures conditions de pratique, les fuites cumulées de plomb pour une capacité installée équivalente peuvent être inférieures jusqu'à 94 % à celles des modules en silicium cristallin utilisant des brasures au plomb.

L'étude combine une analyse dynamique des flux de matières avec une modélisation de l'écotoxicité en eau douce. Elle définit quatre scénarios pérovskite — développement tendanciel, production propre, progrès technologique et meilleures pratiques — comparés à deux scénarios silicium cristallin, l'un avec brasure au plomb et l'autre sans plomb, en supposant que la part de marché de la pérovskite atteigne respectivement 20 %, 40 % ou 60 % d'ici 2060. L'équipe de recherche a utilisé un modèle prédictif d'IA pour estimer la capacité photovoltaïque cumulée installée en Chine, qui atteindrait environ 6 781 GW d'ici 2060. Les résultats ont été normalisés selon deux référentiels — la capacité installée et la production d'électricité — et les deux donnent les mêmes réductions relatives.

Cette comparaison reflète à la fois les différences de teneur en plomb et les hypothèses divergentes concernant les fuites lors des phases de fabrication, d'utilisation et de gestion en fin de vie. Les données agrégées montrent que les modules pérovskite simple jonction contiennent environ 2 à 3,9 grammes de plomb par kilowatt, les modules tandem tout-pérovskite environ 3,6 à 4 grammes, tandis que les modules en silicium cristallin avec brasure au plomb en contiennent environ 36 à 53 grammes par kilowatt.

Dans le scénario d'une part de marché de 40 %, les fuites cumulées de plomb de la filière pérovskite en meilleures pratiques s'élèvent à environ 479 tonnes métriques entre 2026 et 2060, contre environ 8 554 tonnes métriques pour le silicium cristallin avec brasure au plomb. Dans le scénario de développement tendanciel, les fuites de la pérovskite atteignent environ 2 406 tonnes métriques, dépassant les quelque 1 848 tonnes métriques modélisées pour le silicium cristallin sans plomb. D'ici 2060, les fuites des trois scénarios pérovskite — production propre, progrès technologique et meilleures pratiques — sont toutes inférieures à celles du scénario silicium cristallin sans plomb.

Dans le scénario de développement tendanciel, la phase de fabrication constitue la principale source de pertes de plomb simulées. Dans ce scénario, les intrants cumulés de plomb sur l'ensemble du cycle de vie de la pérovskite s'élèvent à environ 29 200 tonnes métriques, dont 58,9 % sont perdus, principalement lors de la phase de fabrication. Les chercheurs supposent un taux de casse annuel de 2 % pour les modules pérovskite et de 0,1 % pour le silicium cristallin. Dans les scénarios de développement tendanciel et de production propre, la durée de vie des modules pérovskite passe d'environ 10 ans au départ à 20 ans d'ici 2060 ; dans les scénarios de progrès technologique et de meilleures pratiques, elle atteint 30 ans.

L'étude a également modélisé l'impact des exportations chinoises. Entre 2022 et 2024, 45 % des produits photovoltaïques exportés par la Chine étaient destinés à l'Europe. Dans les scénarios commerciaux simulés, les économies développées externalisent en pratique les fuites de la phase de fabrication, tandis que les pays en développement tropicaux font face à des fuites domestiques pouvant atteindre jusqu'à trois fois les fuites en amont associées à leurs importations, en raison d'une dégradation plus rapide des modules et de capacités de recyclage limitées. Les chercheurs estiment que les fuites en aval au Brésil s'élèvent à environ 119 tonnes métriques, contre environ 50 tonnes métriques en amont ; pour l'Allemagne, elles sont d'environ 17 tonnes métriques en aval et d'environ 67 tonnes métriques en amont.

Les chercheurs estiment que le plomb ne constitue pas nécessairement un obstacle insurmontable à la commercialisation de la pérovskite, à condition de faire évoluer l'approche réglementaire d'une restriction des matériaux vers une responsabilité élargie du producteur à l'échelle transnationale. Actuellement, l'industrie photovoltaïque ne dispose d'aucun mécanisme transnational de ce type.

Dans l'Union européenne, les panneaux solaires ne sont pas soumis aux limites de teneur en plomb de la directive sur la limitation des substances dangereuses (RoHS), mais relèvent de la directive sur les déchets d'équipements électriques et électroniques (DEEE). Cette directive exige que les producteurs financent la collecte et le traitement, et fixe des objectifs de 85 % de taux de collecte et de 80 % de réutilisation et recyclage pour les panneaux collectés.

Depuis l'avènement de la pérovskite, les préoccupations liées au plomb persistent, mais les preuves concrètes s'accumulent. Dans un autre test en extérieur publié dans la revue EES Solar de la Royal Society of Chemistry, des dispositifs tandem pérovskite-silicium cristallin verre-verre endommagés par la grêle ont libéré environ 0,07 % de leur plomb en neuf mois. Le déploiement commercial reste limité : Oxford PV a expédié ses premiers modules tandem pérovskite-silicium cristallin en 2024, tandis que GCL et UtmoLight ont signalé des lignes de production à l'échelle du gigawatt en Chine.

Les résultats ont été publiés sous le titre « Overstated Lifecycle Lead Risks of Perovskite Solar Cells and the Hidden Transboundary Displacement » dans la revue Environmental Science & Technology.