Cellules solaires pérovskite-silicium : la technologie tandem est-elle prête pour la production de masse ?

Les cellules solaires tandem pérovskite-silicium ont été présentées pendant une grande partie de la dernière décennie comme une technologie capable de porter le rendement photovoltaïque au-delà des limites pratiques du silicium conventionnel. En 2026, cette promesse ne repose plus uniquement sur de petits échantillons de laboratoire. Les rendements certifiés des cellules tandem ont dépassé 35 %, les cellules de dimensions industrielles franchissent la barre des 30 %, des modules commerciaux ont été livrés à des clients, des lignes pilotes automatisées fonctionnent et plusieurs fabricants établis du secteur solaire préparent des capacités de production nettement supérieures. Il reste toutefois une différence essentielle entre démontrer qu’un module tandem peut être fabriqué et le produire avec les volumes, la régularité et les coûts atteints aujourd’hui par l’industrie du silicium. La technologie pérovskite-silicium se trouve donc à une étape particulière : elle est devenue une réalité commerciale, mais elle n’est pas encore un produit standard fabriqué à très grande échelle. Son avantage en matière de rendement apparaît de plus en plus clairement, tandis que la durabilité, le taux de rendement industriel, les garanties à long terme, la maîtrise environnementale et l’économie de la fabrication doivent encore être démontrés sur des millions de modules plutôt que sur quelques centaines ou quelques milliers. En 2026, la question n’est donc plus de savoir si les cellules tandem peuvent fonctionner, mais si les fabricants peuvent les produire de façon répétable, économique et suffisamment fiable pour rivaliser avec une chaîne d’approvisionnement du silicium extrêmement mature.

Pourquoi les tandems pérovskite-silicium ont dépassé le stade du laboratoire

La logique qui consiste à associer la pérovskite au silicium est relativement simple. Une cellule au silicium conventionnelle utilise un seul semi-conducteur pour convertir la lumière solaire en électricité, mais aucun matériau unique ne peut exploiter avec la même efficacité toutes les parties du spectre solaire. Les photons à haute énergie perdent une partie de leur énergie sous forme de chaleur, tandis que certains photons de plus faible énergie peuvent ne pas être absorbés. Une cellule tandem répartit cette tâche entre deux cellules. La fine cellule supérieure en pérovskite absorbe la lumière visible de plus haute énergie, tandis que la cellule en silicium située en dessous utilise une grande partie de la lumière de plus faible énergie qui traverse la première couche. Cette architecture permet de convertir une plus grande part de l’énergie solaire en électricité sans augmenter la surface du panneau. Fraunhofer ISE estime la limite théorique de rendement d’une cellule conventionnelle en silicium cristallin à environ 29,4 %, alors qu’un tandem pérovskite-silicium correctement conçu peut théoriquement s’approcher de 43,3 %. Cela ne signifie pas que les produits commerciaux atteindront 43 %, mais cela explique pourquoi les fabricants préfèrent ajouter une seconde couche active plutôt que d’investir des sommes toujours plus importantes pour obtenir des améliorations marginales sur le silicium seul.

Les progrès réalisés sur les dispositifs réels ont été particulièrement rapides. En juillet 2026, LONGi a annoncé un rendement de conversion certifié de 35,5 % pour une cellule tandem silicium cristallin-pérovskite, vérifié par l’European Solar Test Installation. L’intérêt du programme de développement ne se limite toutefois pas à une petite cellule record. LONGi a également communiqué des rendements de 34,3 % sur un dispositif de 261 cm² et de 32,2 % sur un dispositif de 274 cm², des dimensions beaucoup plus proches des wafers utilisés dans les usines solaires modernes. Les résultats annoncés par l’entreprise pour les modules tandem ont atteint respectivement 31,4 % et 29,4 % dans différentes configurations certifiées. Les performances sur de grandes surfaces sont essentielles, car un procédé parfaitement efficace sur un petit échantillon préparé en laboratoire peut se comporter très différemment lorsque le revêtement doit rester uniforme sur toute la surface d’un wafer industriel. Dépasser 30 % sur des dispositifs de grande taille constitue donc un signal industriel plus significatif que le simple fait d’améliorer de quelques dixièmes de point le record absolu obtenu en laboratoire.

L’activité commerciale a elle aussi commencé. Oxford PV a annoncé en septembre 2024 la première livraison commerciale de modules tandem pérovskite sur silicium, avec l’envoi de panneaux de 72 cellules à un client américain pour une installation solaire à grande échelle. Ces premiers modules destinés au marché affichaient un rendement de 24,5 % et utilisaient des cellules tandem produites à Brandebourg-sur-la-Havel, en Allemagne. Oxford PV avait déjà présenté un module tandem résidentiel de 60 cellules offrant un rendement de 26,9 %, certifié par Fraunhofer CalLab. En juin 2026, l’entreprise et Fraunhofer ISE ont également présenté des modules tandem à cellules superposées de type shingled avec un rendement sur surface totale de 25,6 % : un module de toiture de 491 W mesurant 1,92 m² et un module bifacial de 546 W mesurant 2,13 m². Il s’agit de produits solaires reconnaissables comme tels et non de minuscules cellules de recherche. Ces résultats montrent que la technologie tandem peut supporter la découpe des cellules, leur interconnexion électrique, l’encapsulation et l’assemblage final du module tout en conservant un avantage notable en matière de rendement.

Ce que signifient réellement les rendements annoncés en 2026

Les records de rendement doivent être interprétés avec prudence, car le rendement d’une cellule, celui d’un module et le rendement moyen d’une ligne de production correspondent à des mesures différentes. Une cellule record est fabriquée dans des conditions étroitement contrôlées et peut représenter le meilleur échantillon obtenu au cours d’une série d’essais. Un module contient de nombreuses cellules interconnectées ainsi que du verre, des encapsulants, des conducteurs électriques et des zones inactives ; son rendement est donc généralement inférieur. La production industrielle ajoute une exigence supplémentaire : des centaines ou des milliers de dispositifs doivent présenter des performances comprises dans une plage relativement étroite. Un record de 35,5 % ne signifie donc pas que des panneaux de toiture affichant 35,5 % de rendement sont prêts à être produits immédiatement à grande échelle. L’élément le plus important est que les records de laboratoire, les cellules de taille commerciale et les modules complets progressent simultanément. La réduction progressive de l’écart entre ces différents niveaux indique que la technologie devient plus facilement industrialisable au lieu de produire uniquement des résultats scientifiques isolés.

Qcells fournit un autre exemple utile de cette différence. Les travaux de l’entreprise sur les tandems pérovskite-silicium ont permis d’obtenir une cellule certifiée à 28,6 % de rendement sur un wafer industriel complet au format M10 d’environ 330 cm². Cette cellule a été fabriquée sur la ligne pilote de R&D allemande de l’entreprise en utilisant des procédés destinés à être compatibles avec la production industrielle. Le rendement est inférieur aux derniers records obtenus sur de petits dispositifs, mais le format présente beaucoup plus d’intérêt pour une future usine. En juillet 2026, Qcells a également annoncé une certification délivrée par TÜV Rheinland confirmant que ses modules tandem avaient satisfait aux exigences applicables des normes IEC et UL en matière de durabilité et de sécurité, notamment à des essais conçus pour les modules multijonctions. Une certification ne garantit pas qu’un module fonctionnera pendant trente ans, mais elle représente une étape indispensable entre une performance de laboratoire et un produit pouvant être sérieusement évalué par les développeurs de projets, les assureurs et les organismes financiers.

Un autre point de référence important consiste à comparer les tandems au silicium plutôt que de comparer uniquement les programmes de recherche tandem entre eux. La technologie au silicium continue elle aussi de progresser. LONGi a annoncé en 2026 un module en silicium cristallin offrant un rendement de 26,4 %, ce qui signifie que les produits tandem doivent rivaliser avec une technologie qui continue de s’améliorer. Pour qu’une nouvelle architecture justifie l’ajout d’étapes de production supplémentaires, elle doit offrir bien davantage qu’un léger avantage en laboratoire. Le gain doit subsister après les pertes liées à la fabrication et à l’encapsulation, puis pendant de nombreuses années en conditions réelles. Le signe encourageant est que des modules tandem offrant un rendement de l’ordre de 25 % sont déjà fabriqués, alors que les dispositifs en développement atteignent des niveaux nettement supérieurs. Si les modules de série peuvent évoluer vers 27 %, 28 %, puis éventuellement 30 % sans entraîner de coûts ou de dégradation excessifs, l’avantage deviendra particulièrement significatif pour les toitures, les centrales solaires et les autres installations où chaque mètre carré possède une valeur économique mesurable.

Ce qui sépare encore les lignes pilotes de la production de masse

La principale difficulté industrielle consiste à produire une couche de pérovskite extrêmement fine et uniforme sur une grande cellule en silicium, tout en maintenant une cadence élevée. Les chercheurs peuvent utiliser en laboratoire des techniques parfaitement adaptées aux expériences mais difficiles à appliquer dans une usine produisant plusieurs milliers de wafers par heure. La fabrication industrielle exige des méthodes de revêtement ou de dépôt capables d’utiliser efficacement les matériaux, de contrôler l’épaisseur sur l’ensemble du wafer et de fonctionner de manière régulière malgré de petites variations de température, d’humidité, de texture de surface ou de qualité des cellules en silicium entrantes. Des progrès sont également visibles dans ce domaine. Fraunhofer ISE et KAUST ont démontré en 2025 une méthode évolutive utilisant l’évaporation et le dépôt par lame, avec des rendements tandem proches de 28 %, tout en remplaçant le spin coating de laboratoire par une technique davantage adaptée aux grandes surfaces. En 2026, d’autres chercheurs ont présenté la sublimation en espace rapproché comme une méthode sans solvant pouvant convenir aux procédés à haut débit. Aucune de ces méthodes ne s’est encore imposée comme solution industrielle définitive, mais elles montrent que l’attention du secteur s’est déplacée : il ne s’agit plus de savoir s’il est possible de produire des couches de pérovskite de haute qualité, mais de déterminer comment les fabriquer rapidement et de façon répétable.

L’activité des lignes pilotes en 2026 permet de mieux comprendre l’état réel du passage à l’échelle. Tongwei indique avoir mis en service en septembre 2025 une ligne pilote entièrement automatisée de 5 MW destinée aux tandems pérovskite-silicium. En août 2026, l’entreprise a annoncé un rendement supérieur à 32,68 % sur une cellule tandem de taille commerciale, un module de 776 W au format 210-66 et un rendement mensuel moyen des cellules de la ligne pilote supérieur à 28 %. Ce chiffre mensuel est particulièrement intéressant, car il reflète une production répétée plutôt qu’un seul dispositif exceptionnel. Tongwei travaille désormais à une étape pilote plus importante de 100 MW. LONGi a de son côté présenté des projets portant sur sa propre ligne pilote tandem de 100 MW. Fraunhofer ISE a ouvert en mai 2026 son laboratoire Pero-Si-SCALE afin d’aider les fabricants à transférer les architectures tandem vers des wafers pouvant atteindre 210 × 210 mm au moyen d’équipements adaptés aux besoins industriels. Ces développements montrent que l’étape suivante ne consiste plus à passer directement d’un laboratoire universitaire à une usine de plusieurs gigawatts. Les fabricants introduisent volontairement des étapes intermédiaires où le rendement de production, la cadence et la maîtrise des procédés peuvent être mesurés avec précision.

Cette étape intermédiaire est indispensable, car l’industrie actuelle du silicium fonctionne à une échelle extrêmement difficile à égaler pour une nouvelle technologie. Les cellules et les modules au silicium modernes sont produits en volumes considérables dans des usines dont les procédés ont été améliorés au fil de nombreuses générations technologiques. Les équipements sont disponibles auprès de multiples fournisseurs, les flux de matières premières sont bien établis, l’automatisation est très avancée et les tolérances de chaque étape de fabrication sont connues. Un fabricant de tandems ajoute de nouveaux matériaux et de nouvelles étapes de dépôt tout en continuant à utiliser une grande partie du procédé au silicium. Le gain de rendement doit donc compenser le coût des équipements supplémentaires, une éventuelle diminution de la cadence, des contrôles qualité plus complexes et toute baisse du taux de production conforme. Une cellule tandem spectaculaire lorsqu’elle fonctionne mais entraînant le rejet d’un trop grand nombre d’unités ne sera pas compétitive. À ce stade de la transition industrielle, le rendement de production réel d’une usine pourrait finalement être plus important qu’un nouveau record d’efficacité obtenu en laboratoire.

Durabilité, plomb et fiabilité en conditions réelles

La stabilité à long terme demeure le problème le plus souvent associé aux pérovskites. Les modules au silicium disposent de plusieurs décennies de données recueillies sur le terrain, tandis que les formulations modernes de pérovskite ont évolué si rapidement qu’il n’existe pas encore d’historique comparable sur de longues périodes. Les couches de pérovskite peuvent être affectées par l’humidité, l’oxygène, les températures élevées, le rayonnement ultraviolet et une exposition prolongée à la lumière. Les ions présents dans le matériau peuvent se déplacer sous l’effet de contraintes électriques ou thermiques, et certaines compositions à large bande interdite peuvent subir des transformations réduisant leurs performances. L’ombrage partiel pose un autre problème, car les cellules ombragées peuvent être soumises à une polarisation électrique inverse. Une étude publiée en 2026 dans Nature Energy s’est précisément intéressée à ce type de contrainte et a présenté des cellules tandem ayant conservé plus de 92 % de leur rendement initial après 1 000 heures sous une polarisation inverse importante, tandis qu’une chaîne de plusieurs cellules de plus grande taille conservait plus de 90 % de ses performances après 1 000 heures de tests liés à l’ombrage. Il s’agit d’un progrès important, mais 1 000 heures d’essais contrôlés restent très différentes de plusieurs décennies d’exposition à des conditions météorologiques variables sur une toiture ou dans une centrale solaire.

L’encapsulation devient par conséquent aussi importante que la cellule active elle-même. La couche de pérovskite n’a pas à résister directement aux conditions extérieures : elle est enfermée dans un module scellé comprenant du verre, des encapsulants et des barrières périphériques destinées à empêcher l’eau et l’oxygène d’atteindre les matériaux sensibles. Des structures verre-verre et des systèmes améliorés d’étanchéité des bords sont déjà utilisés dans certaines architectures tandem. La certification obtenue par Qcells en 2026 est importante parce que les modules de l’entreprise ont réussi des séquences d’essais reconnues portant sur les contraintes environnementales et la sécurité électrique, plutôt que d’être évalués uniquement sur leur rendement initial. Oxford PV et Fraunhofer ont également utilisé en 2026 une construction verre-verre et des solutions d’étanchéité périphérique pour leurs modules tandem à cellules shingled. Les essais de qualification normalisés sont toutefois conçus pour détecter les produits présentant des faiblesses dans un délai d’essai raisonnable. Ils ne peuvent pas reproduire toutes les combinaisons de climat, d’erreurs d’installation, d’ombrage, de contraintes mécaniques et de vieillissement susceptibles d’apparaître au cours d’une durée de fonctionnement de 25 ou 30 ans. Les fabricants devront donc encore accumuler de nombreuses données en conditions extérieures et fournir des garanties fondées sur des preuves solides.

La plupart des compositions de pérovskite à haut rendement contiennent également une petite quantité de plomb, ce qui crée une exigence environnementale distincte. Le problème ne réside pas dans l’utilisation d’une quantité massive de plomb par les panneaux tandem, car la couche active de pérovskite est extrêmement fine. La question porte surtout sur ce qui peut se produire lorsqu’un module est fortement endommagé, exposé à l’eau ou éliminé sans filière de recyclage appropriée. Une étude de synthèse publiée en 2026 dans Nature Energy a identifié la gestion du plomb comme une condition importante d’une commercialisation sûre et a examiné différentes méthodes permettant de piéger les composés de plomb à l’intérieur des modules endommagés, ainsi que des solutions de recyclage et de récupération des matériaux en boucle fermée. Une encapsulation efficace peut réduire la probabilité de fuite, tandis que des couches capables de fixer le plomb peuvent limiter les quantités libérées en cas de rupture du module. Pour une production de masse, ces protections devront toutefois rester peu coûteuses, durables et compatibles avec le recyclage. Les fabricants devront également respecter les réglementations nationales relatives aux substances chimiques, aux déchets et à la sécurité des produits, ce qui signifie que la conception environnementale ne pourra pas être reportée à une étape ultérieure une fois les performances électriques résolues.

Dans quels marchés la technologie tandem pourrait-elle d’abord atteindre une grande échelle ?

Les premiers marchés importants pour les modules tandem seront probablement les applications dans lesquelles la surface disponible est coûteuse ou strictement limitée. Une maison disposant d’une petite toiture, un bâtiment commercial ayant une forte consommation d’électricité, un site de centrale solaire contraint ou une installation dans laquelle le terrain et les coûts annexes sont élevés peuvent tirer un avantage disproportionné de chaque watt supplémentaire produit par mètre carré. Si deux modules occupent la même surface mais que l’un produit sensiblement plus d’électricité, le projet peut nécessiter moins de structures de fixation, de câbles et d’autres composants pour une capacité donnée, ou simplement permettre d’installer davantage de puissance sur le même site. C’est pourquoi les premiers produits tandem ne doivent pas nécessairement atteindre immédiatement le même prix par panneau que les modules en silicium les moins chers. Leur intérêt doit être évalué à l’échelle de l’installation complète. L’intérêt initial d’Oxford PV pour les grandes installations, les toitures haut de gamme et les applications spécialisées suit cette logique : un rendement élevé crée le plus de valeur lorsque l’espace, le poids ou le coût d’installation constitue une contrainte importante.

La technologie tandem présente également un avantage important : elle n’oblige pas l’industrie solaire à abandonner le silicium. Les architectures commercialement les plus avancées ajoutent une cellule supérieure en pérovskite à une cellule inférieure en silicium cristallin existante, ce qui permet aux fabricants de s’appuyer sur plusieurs décennies de développement du silicium. Les entreprises travaillent donc à rendre les nouvelles étapes de dépôt compatibles avec les dimensions de wafers, les formats de modules et les équipements de production déjà connus du secteur. Le projet européen PEPPERONI, coordonné par Qcells, a précisément été créé afin de développer une fabrication industrielle pérovskite-silicium, de démontrer des modules performants à une échelle pertinente pour la production et d’améliorer leur stabilité opérationnelle jusqu’aux durées de vie attendues par le marché. Son objectif à plus long terme vise des capacités de production pouvant atteindre l’échelle du gigawatt avant 2030. Ce calendrier est révélateur. Même les organisations qui exploitent déjà des lignes pilotes tandem ne considèrent pas le passage de quelques mégawatts à plusieurs gigawatts comme automatique : les équipements, la vitesse des procédés, le rendement de fabrication et la fiabilité doivent progresser simultanément.

La concurrence pourrait accélérer cette évolution. Oxford PV a déjà livré des produits tandem commerciaux, Qcells a franchi une étape dans la certification fondée sur des normes reconnues, Tongwei exploite une ligne pilote automatisée, LONGi prépare des travaux de production à plus grande échelle et d’autres grands fabricants poursuivent leurs propres programmes tandem. Cela signifie que le développement de la technologie ne dépend plus d’une seule entreprise devant créer à elle seule une nouvelle chaîne d’approvisionnement. Les équipementiers, les instituts de recherche et les fabricants de cellules établis travaillent simultanément sur différentes méthodes de dépôt et plusieurs architectures de dispositifs. Cette concurrence peut réduire le coût des équipements et favoriser l’apparition de pratiques industrielles communes, mais elle permettra également d’identifier les concepts dont l’intérêt économique reste insuffisant. Au cours de la prochaine phase, les preuves les plus convaincantes viendront d’une production industrielle répétable : rendement mensuel stable, taux élevé de produits conformes, faible niveau de dégradation et modules vendus avec des garanties acceptables pour les développeurs et les assureurs. Ces indicateurs permettront d’évaluer la maturité commerciale bien plus précisément que la simple multiplication des annonces de records de rendement.

Évaluation réaliste en 2026 pour les fabricants et les acheteurs de solaire

En 2026, la technologie tandem pérovskite-silicium peut raisonnablement être considérée comme prête pour les premières étapes de la production commerciale, mais elle n’est pas encore en mesure de remplacer le silicium conventionnel dans l’ensemble de la production solaire de masse. Cette distinction est essentielle. De véritables modules ont été fabriqués et vendus, des cellules de dimensions industrielles ont atteint des rendements élevés, des lignes pilotes automatisées existent et des essais de qualification reconnus à l’échelle internationale ont été réussis. Ces avancées placent la technologie bien au-delà du simple stade expérimental. Dans le même temps, la plupart des capacités de fabrication tandem restent minuscules par rapport aux usines de silicium existantes, et plusieurs acteurs majeurs construisent encore des installations pilotes de 5 MW ou 100 MW plutôt que des lignes de plusieurs gigawatts. Les arguments techniques sont désormais solides ; la viabilité industrielle à très grande échelle reste encore à démontrer. Autrement dit, le tandem solaire n’a plus besoin de prouver qu’il peut devenir un produit. Il doit désormais démontrer que ce produit peut être fabriqué en volumes considérables avec une qualité prévisible et des performances à long terme suffisamment fiables pour être financées et assurées.

Pour les acheteurs de solutions solaires, cela signifie que les modules tandem doivent pour l’instant être évalués comme une option émergente à forte valeur ajoutée plutôt que comme un remplacement automatique de tous les panneaux en silicium. Les projets disposant de peu de surface de toiture ou de terrain peuvent en bénéficier plus rapidement, car le rendement supérieur crée directement de la valeur. Les premières installations à grande échelle peuvent également fournir les données de fonctionnement dont les fabricants ont besoin. Les acheteurs qui envisagent ces produits devraient accorder une attention particulière au rendement du module mesuré de manière indépendante, aux certifications reconnues en matière de sécurité et de durabilité, aux conditions de garantie, à la capacité de production réelle du fabricant et aux données recueillies en extérieur. Un record de rendement obtenu sur une cellule isolée ne suffit pas. Les produits les plus crédibles seront ceux qui associent de bonnes performances au niveau du module à des résultats d’essais transparents et à un fabricant capable d’assumer ses garanties pendant plusieurs décennies. Cette exigence est particulièrement importante durant les premières années de commercialisation, alors que les méthodes de fabrication et les formulations des matériaux évoluent encore beaucoup plus rapidement que dans l’industrie mature du silicium.

Pour les fabricants, les prochaines années détermineront probablement à quelle vitesse le solaire tandem pourra se généraliser. Le potentiel scientifique est suffisamment élevé pour justifier les investissements, et le rendement maximal n’est plus la principale incertitude. La priorité est désormais la répétabilité : revêtement uniforme sur des wafers de taille complète, rendement industriel élevé, traitement rapide, encapsulation stable, gestion maîtrisée du plomb et fonctionnement fiable sous l’effet de la chaleur, de l’humidité, des ultraviolets et de l’ombrage partiel. Si les lignes pilotes de 100 MW parviennent à démontrer ces qualités puis à évoluer vers des usines de l’ordre du gigawatt sans perdre l’avantage de rendement, les tandems pérovskite-silicium pourraient devenir une technologie solaire commerciale importante avant la fin de la décennie. Si la durée de vie ou les coûts de production restent problématiques, leur adoption pourrait rester plus longtemps concentrée sur les applications haut de gamme et les sites où l’espace est limité. Les données disponibles en 2026 justifient donc un optimisme prudent plutôt que l’idée d’un remplacement immédiat du silicium dans l’ensemble du secteur : la production de masse en est à ses premières étapes, tandis que la maturité industrielle à très grande échelle constitue encore le prochain objectif à atteindre.