L’Institut Photovoltaïque Ile de France : Une vaste coopération entre partenaires académiques et industriels

pour l’amélioration des performances et de la compétitivité du photovoltaïque

Daniel LINCOT

Institut Photovoltaique Ile de France (IPVF)

Institut de Recherche et Développement sur l’Energie Photovoltaïque (IRDEP)

www.irdep.fr

Vers une industrie photovoltaïque Européenne : Comment stimuler

l’innovation à travers la recherche franco-allemande ?

Office franco-allemand pour les énergies renouvelables

Paris, le 14 Novembre 2013

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Les forces en présence au niveau national pour la R&D

Photovoltaïque • Tissus de compétences

– Plusieurs dizaines d’équipes de très haut niveau impliquées dans le domaine photovoltaique sur l’ensemble du territoire français (universités, écoles, CNRS, CEA, entreprises)

– Plusieurs centaines de chercheurs et doctorants impliqués

– Vivier de l’ensemble des laboratoires pouvant contribuer ponctuellement à l’effort de recherche

• Structuration autour d’instituts et de regroupements spécialisés (exemple des laboratoires nationaux (LN) allemands & américains)

– 2006 Institut National de l’énergie solaire (INES) (CEA,CNRS,Univ. Savoie, CSTB)

– 2013 Institut Photovoltaïque Ile de France (IPVF) (EDF, Total, CNRS, Ecole polytechnique, Air Liquide, Horiba Jobin Yvon, Riber)

– 2010- Fédération de recherche photovoltaïque CNRS (FedPV) (IRDEP, LPICM, LGEP, ILV, ICUBE-Strasbourg, IMN-Nantes, IM2NP-Marseille) Associée à l’IPVF

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LN

IRDEP EDF

Air Liquide ILV

LPN

Horiba Jobin &Yvon

RIBER

IMN Nantes

ICUBE Strasbourg

LPICM Total

Univ. Marseille Black : Academic Lab Red : Companies

LGEP

CNRS Research Federation associated to IPVF 1/09/2010 – 31/08/2014

Directeur D. Lincot (IRDEP), Directeur Adjoint P. Roca (LPICM)

L’Institut de recherche et développement sur l’énergie photovoltaïque* (IRDEP),

UMR 7174 CNRS-Chimie Paristech-EDF, Chatou

Le Laboratoire de Physique des Interfaces et Couches Minces* (LPICM),

UMR CNRS-Ecole Polytechnique Paristech, Palaiseau

Le Laboratoire de Génie Electrique de Paris* (LGEP),

UMR 8507 CNRS-Supelec-Paris 11- Paris VI, Gif sur Yvette

Le Laboratoire de Photonique et Nanostructures (LPN)

UPR 20- CNRS, Marcoussis

L’Institut Lavoisier de Versailles

(ILV) UMR CNRS-UVSQ, Versailles.

Institut des Matériaux de Nantes

(IMN :CNRS, Nantes University)

Laboratoire des Sciences de l’Ingénieur, de l’Informatique et de l’Imagerie* (ICUBE : CNRS, Strasbourg Uni.)

Institut des matériaux, Microélectronique et Nanosciences de Provence* (IM2NP : CNRS, Univ. Marseille)

* Pionneering labs in Photovoltaics

Journées Nationales de la Recherche Photovoltaïque (JNPV) , décembre 2012, Chantilly

D. Lincot, Débat National sur la Transition Energétique : énergie photovoltaïque, Lyon, 17 mai 2013

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Etapes vers la création de l’ IPVF

1970 à 2000 : Recherches et applications PV CNRS (LPS), ENSCP-CNRS (LECA), Ecole polytechnique-CNRS (LPICM), EDF, Total 2000 : Projet CISEL (EDF, CNRS, ENSCP, SGR,ADEME, EU) 2005 Création de l’IRDEP (EDF,CNRS,ENSCP) 2009 Création de NanoPV (Total, LPICM) 2009 -Premières discussions sur un institut commun (EDF, Total, LPICM, IRDEP) 2010 -Appel à projets IEED Janvier 2011 : Remise du projet IEED-IPVF Octobre 2013 : Signature of IPVF contract with ANR 2014-2020 : IPVF in Operation (200 Meuros, 200 staff, 18 ME ANR support)

D. Lincot, Débat National sur la Transition Energétique : énergie photovoltaïque, Lyon, 17 mai 2013

202 287 401 560 764 1 256 1 819 2 5364 279

7 912

12 464

27 382

37 185

0

5 000

10 000

15 000

20 000

25 000

30 000

35 000

40 000

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

An

nu

al s

ola

r ce

ll p

rio

du

ctio

n (

MW

p)

Solar cell production (MWp) 1999 to 2010

Other

Multi c-Si

Ribbon c-Si

a-Si/µc-Si

CdTe

CIGS

Mono c-Si

Couches minces

Silicium poly

Evolution de la production mondiale

Silicium mono

Multi jonctions

Installations cumulées fin 2012 : 100 GW

Limite de Schockley Queisser

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Program I

Materials for High Efficiency Silicon

Solar Cells

Program II

High Efficiency Thin Film

Chalcogenide Solar

Cells

Program III

New Concepts for Competitive

Photovoltaics

Program IV

Advanced Characterizations

Theory and Modeling

Program V

Social and Environmental Impact

Research Program of IPVF Basic research – Industrial Innovation-Education

R&D Collaborations between France and Germany : I- Case of Silicon Solar Cells from ICUBE

R&D Collaborations between France and Germany : I- Case of Thin Film Si Solar Cells from LPICM

R&D Collaborations between France and Germany : I- Case of HIT Si Solar Cells characterization from LGEP

R&D Collaborations between France and Germany : I- Case of Silicon Solar Cells from ICUBE

R&D Collaborations between France and Germany : I- Case of Chalcogenide thin film Solar Cells from IRDEP

Verre

Mo (0,5 mm)

Cu(In,Ga)Se2 (2 mm)

CdS, ZnS 50nm

ZnO (1 mm)

2011 : 20,3% ZSW (EuroCIS) 2013: 20,4 % Empa (EurosCIS) 2013: 20,8% ZSW 2012 : 21.3%* IRDEP-FedPV (EuroCIS)

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Industrial take off: 2010 Solar Frontier (Japon) Solibro (EuroCIS-UU) Manz Solar (EuroCIS-ZSW) Avancis-SGR (France-Allemagne) Nexcis (Eurocis-IRDEP) Rendement record module 17,8 % Rendement standard modules 11-12 %

The « Success Story » of CIGS Thin Film Solar Cells Technology Record20,4 % - Un exemple of Successfull « Made in Europe »

Début recherches en Europe CNRS-ENSCP (IRDEP) Univ. Stuttgart ( ZSW) Un.Uppsala ( Angström Solar Center) années 1975…

* Microcellules sous concentration

D. Lincot, Débat National sur la Transition Energétique : énergie photovoltaïque, Lyon, 17 mai 2013

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A unique succession of Successful Supporting European Collaborative projects involving

French and German Partners

• 1986-1989 : First EU Contract on CIS (Ge, Fr…)

• 1991-1994 : EuroCIS project

• 1997- 1999 : EuroCIS – Manufacturability

• 2001-2003 : PROCIS –Production of large area

• 2004-2007: LARCIS- High Productivity Manufacturing

• 2007-2009 : Athlet-PV-Thin Film CIS &Si

Disruptive Result + 3%

1991

Here

2003

2006

2013 V. Bermudez, European PV Conference, Paris

2013

Recent collaborative project : The ULTRACIS Project

Joint European project in preparation (2014) : ZSW, Manz, Empa, Flisom, IPVF/IRDEP, Nexcis, IREC

Conclusions

• Une success story en matière de transfert recherche vers industrie – Nombreuses collaborations R&D franco-allemande au cours des 20 dernières années qui

ont permis à l’Europe d’être leader mondial dans plusieurs technologies

– Marge d’innovation importante

– L’IPVF apporte un élément très fort de consolidation du secteur PV

• Mais : – programmes R&D au fil de l’eau, sans réelle continuité, perte d’efficacité

– Inadaptés au contexte actuel du photovoltaïque (changement d’échelle)

– Crise industrielle à haut risque qui peut faire disparaitre les avances acquises

• Necessité – Protéger l’industrie avant qu’il ne soit trop tard

– Mettre en place des programmes de coopération renforcés multifilières

– Programmes R&D structurants et ambitieux (CIGS 2020, Si 2020…)

– Etre offensifs en développant la différentiation par l’innovation et les transferts rapides recherche industrie.

Projets de recherche

• Projets de recherche communs

– Soutenus par l’ensemble des partenaires

• Projets de recherche collaboratifs

• Projets de recherche propre