Aujourd'hui et demain, l'industrie solaire se présente partout en Europe au grand public. Une tradition qui a déjà cinq ans. Mais quel chemin parcouru! L'énergie solaire n'est plus une inconnue ou un acteur exotique. Si la production d'eau chaude (panneaux thermiques) explose et se banalise un peu partout dans le monde (enfin), l'électricité solaire (photovoltaïque) atteint, elle, le seuil de l'industrialisation à grande échelle. L'énergie photovoltaïque est la start-up de la filière des énergies nouvelles la plus prometteuse à long terme. Celle dont l'envol se mesure par un taux de croissance de 30 à 40% et qui suscite aujourd'hui une nouvelle vague d'investissements dans la recherche. Après le formidable coup de pouce apporté par l'Allemagne, plus récemment par l'Espagne, les grands labos américains, stimulés par les subventions fédérales et le plan solaire du gouverneur Arnold Schwarzenegger, sont à nouveau dans la course à l'innovation. Tout montre que la Chine et l'Inde vont prendre assez rapidement le relais de croissance européen. Les pays du nord de l'Afrique, auxquels la France rêve de vendre des réacteurs nucléaires, découvrent depuis peu tout l'intérêt qu'ils auraient à se placer sur la route du solaire.

Le basculement a été si rapide qu'il est généralement ignoré du grand public, une large majorité de la classe politique et des médias. Certes, l'énergie solaire produite dans le monde ne représente toujours que 0,1% (1% en Bavière) de la demande, mais les indices d'une révolution sont bien là: le montant des investissements se chiffre en milliards. Les grandes centrales thermiques-électriques sont de retour aux Etats-Unis, en test en Espagne. Et surtout, l'industrie photovoltaïque a tenu les promesses faites par ses promoteurs il y a trente ans déjà: chaque année, les coûts baissent de 5% en moyenne, malgré une pénurie de silicium qui a temporairement enrayé un cycle vertueux. Les prix de production du kWh se rapprochent des tarifs électriques pratiqués dans les réseaux. Produite à un coût qui varie dans une fourchette de 30 à 60 centimes, l'électricité solaire n'est plus très loin de la moyenne des prix du kilowattheure conventionnel facturé aux ménages (20 centimes le kWh). Vers 2010 et 2015, le prix du kWh solaire devrait être à parité. C'est encore deux à quatre fois plus cher que le coût de revient de l'électricité hydraulique ou nucléaire, mais c'est le seuil à partir duquel l'industrialisation devient possible. En 2001, la puissance photovoltaïque installée dans le monde était de 1800 MW (1,8 GW), 5300 MW en 2005, 9000 MW en 2007.

Selon les projections (optimistes) de l'Association européenne de l'industrie photovoltaïque, le parc solaire devrait, au rythme actuel, sans fléchissement du taux de croissance, atteindre une puissance cumulée de 44000 MW (44 GW) en 2012, soit l'équivalent de 44 centrales nucléaires. Bien évidemment, il s'agit de puissance et non de production d'énergie. Il faut diviser par dix cette puissance théorique pour obtenir une production équivalente aux centrales thermiques classiques. Mais, c'est un peu comme la neige, c'est la première couche qui permet tous les espoirs. Couvrir un quart des besoins énergétiques de la planète avec l'énergie solaire d'ici à 2050 ne relève plus de l'utopie. Le scénario devient réaliste.

Afin d'y parvenir, les efforts pour encourager les énergies renouvelables ne devront pas se relâcher, mais s'intensifier, notamment dans le domaine de la recherche et du développement. L'industrie solaire repose aujourd'hui sur des cellules de première génération, dont le substrat de base est le silicium, un semi-conducteur qui, illuminé par la lumière, produit un courant électrique. Si les rendements s'améliorent chaque année et varient de 10 à 20%, on sait qu'il ne sera pas possible d'aller au-delà de 31%. La seconde génération de cellules fait appel aux couches minces qui diminuent les coûts de la matière, mais présentent des rendements plus faibles que ceux obtenus par les cellules de première génération. L'Institut de microtechnique de l'Université de Neuchâtel est notamment à l'origine de travaux remarquables. Ils ont permis d'accélérer l'industrialisation des couches minces et la mise au point de cellules flexibles qui font les beaux jours du géant allemand Flexcell et les profits du fabricant d'équipements Unaxis. Une seconde voie originale a été ouverte par l'EPFL: il s'agit des cellules solaires à colorant, inventées par le professeur Michael Graetzel; elles se caractérisent par un très faible coût de production et des possibilités d'applications inédites. Enfin, les premières cellules sur substrat «plastique» sont en cours d'industrialisation.

Mais la révolution viendra sans doute des nanotechnologies. Il s'agit d'une troisième génération de cellules qui visent à violer la barrière théorique du rendement prédite par les physiciens William Shockley et Hans Queisser. La transgression se base sur des nouveaux matériaux et des techniques de croissance des couches empruntées aux nanotechnologies. Ces cellules qui sont en phase de développement dans les laboratoires font appel à des superpositions de matériaux multiples et à des techniques d'assemblages atomiques pour augmenter l'impact énergétique des photons dans les matériaux. D'autres voies cherchent à concentrer le spectre lumineux pour porter les rendements à 40 voire 60%.

Cette quête du rendement est compréhensible et nécessaire: plus les cellules sont performantes moins le solaire exigera de surfaces pour capter l'énergie immense qui frappe notre planète. Les différents types de cellules photovoltaïques forment une gamme de produits qui pourront s'intégrer dans l'environnement construit en fonction des besoins et des contraintes. L'image des cellules solaires inesthétiques posées sur un toit est un cliché. Elle masque l'inventivité d'une industrie dont l'avenir radieux tient en réalité à une donnée de base, mais fondamentale: en une seule heure, le soleil fournit une quantité d'énergie équivalente à ce que l'humanité consomme en une année et, en à peine 36 heures, le soleil produit autant d'énergie que celle enfermée dans les réserves estimées de pétrole.