L'énergie solaire connaît un développement rapide en France avec une production de 14,3 TWh en 2021. Cette technologie mature repose sur l'effet photovoltaïque découvert par Becquerel et permet de produire de l'électricité verte. Son déploiement s'accélère pour atteindre les objectifs ambitieux de neutralité carbone.
Les fondamentaux de l'énergie solaire
L'énergie solaire provient du rayonnement émis par le soleil qui atteint la surface terrestre. Cette ressource naturelle et renouvelable peut être transformée en électricité ou en chaleur grâce à différentes technologies de captation et de conversion.
Le rayonnement solaire en France
Le territoire français reçoit un rayonnement solaire qui varie selon les régions, avec une moyenne annuelle comprise entre 1 000 kWh/m² dans le nord et 1 700 kWh/m² dans le sud. Cette variation s'explique par la latitude, l'altitude et les conditions météorologiques locales. Les régions méditerranéennes bénéficient d'un ensoleillement plus intense tandis que les zones septentrionales reçoivent moins de rayonnement direct.
L'effet photovoltaïque
En 1839, Alexandre Edmond Becquerel découvre l'effet photovoltaïque : certains matériaux semi-conducteurs, comme le silicium, peuvent convertir directement la lumière en électricité. Les photons incidents libèrent des électrons dans le matériau, créant ainsi un courant électrique. Cette découverte fondamentale a permis le développement des cellules photovoltaïques modernes.
Les technologies de conversion
Le solaire photovoltaïque
Les cellules photovoltaïques se déclinent en plusieurs technologies :
- Silicium monocristallin : rendement 15-22%
- Silicium polycristallin : rendement 13-17%
- Couches minces (CdTe, CIGS) : rendement 10-12%
Le solaire thermique
La conversion thermique du rayonnement solaire s'effectue par des capteurs qui absorbent la chaleur. Cette technologie permet de produire de l'eau chaude sanitaire et du chauffage avec des rendements atteignant 70-80%. Les capteurs plans ou tubes sous vide transforment le rayonnement en énergie calorifique transmise à un fluide caloporteur.
Production d'électricité photovoltaïque
La production d'électricité photovoltaïque en France poursuit sa progression avec 14,3 TWh générés en 2021, soit une hausse de 13% par rapport à 2020. La puissance totale installée atteint désormais 13,2 GW sur le territoire national fin 2021.
Processus de production photovoltaïque
Les cellules photovoltaïques, composées principalement de silicium, transforment directement le rayonnement solaire en électricité grâce à l'effet photovoltaïque. Assemblées en modules puis en panneaux, ces cellules génèrent un courant continu. L'onduleur convertit ensuite ce courant continu en courant alternatif 230V compatible avec le réseau électrique français.
Configuration type d'une installation
Une installation photovoltaïque standard comprend :
- Des panneaux photovoltaïques orientés sud avec une inclinaison de 30-35°
- Un onduleur pour la conversion du courant
- Un compteur de production
- Un compteur bidirectionnel Linky pour mesurer l'injection et le soutirage
- Un dispositif de protection et de découplage
Performance et durabilité
Les installations photovoltaïques actuelles présentent une durée de vie moyenne de 25 à 30 ans. Le rendement des panneaux décroît d'environ 0,5% par an. Les fabricants garantissent généralement 80% du rendement initial après 25 ans d'utilisation.
Recyclage des installations
La filière de recyclage des panneaux photovoltaïques est structurée en France. Les panneaux en fin de vie sont recyclables à 95%. Le processus permet de récupérer :
- Le verre (75% du poids)
- L'aluminium des cadres
- Les métaux conducteurs (cuivre, argent)
- Le silicium des cellules
Données de production nationale
| Année | Production (TWh) | Puissance installée (GW) |
| 2020 | 12,6 | 10,9 |
| 2021 | 14,3 | 13,2 |
Aspects économiques et aides financières
L'énergie solaire en France connaît une évolution économique favorable depuis plusieurs années, avec une baisse continue des prix des équipements et des installations photovoltaïques. Cette tendance, associée aux différents dispositifs d'aide mis en place par l'État, rend les investissements dans le solaire de plus en plus attractifs pour les particuliers comme pour les professionnels.
La chute spectaculaire des coûts du photovoltaïque
Le prix des panneaux solaires a connu une diminution remarquable de 99,7% entre 1975 et 2021. Cette réduction s'explique par les progrès technologiques et l'industrialisation massive de la production. En France, le coût moyen d'une installation résidentielle de 3 kWc est passé de 18 000 € en 2010 à environ 6 110 € en 2024.
Les investissements dans le secteur
Les énergies renouvelables ont attiré 8,6 milliards d'euros d'investissements en 2018, dont 860 millions dédiés à la filière photovoltaïque. Le secteur du solaire poursuit sa croissance avec une augmentation des capacités installées de 2,7 GW en 2021.
Tarification et rachat de l'électricité
| Puissance (kWc) | Tarif de rachat (c€/kWh) |
| ≤ 3 | 17,89 |
| 3-9 | 15,21 |
| 9-36 | 10,89 |
Dispositifs d'aide financière
- MaPrimeRénov' : jusqu'à 2 400 € pour l'installation de panneaux solaires
- TVA réduite à 10% sur l'installation
- Prêt à taux zéro pour la transition énergétique
- Aides régionales complémentaires
Le retour sur investissement moyen pour une installation photovoltaïque en autoconsommation se situe entre 8 et 12 ans, selon l'ensoleillement local et le profil de consommation. Les économies annuelles sur la facture d'électricité peuvent atteindre 50% pour un foyer type.
La place du solaire dans le mix énergétique français
Le développement de l'énergie solaire marque une progression importante dans le mix énergétique français, avec une accélération notable depuis 2021. Cette évolution s'inscrit dans les objectifs nationaux de transition énergétique et de décarbonation.
Un développement accéléré du solaire photovoltaïque
L'année 2021 a enregistré une hausse exceptionnelle des installations solaires en France, avec 2,7 GW de nouvelles capacités raccordées, soit un triplement par rapport au rythme moyen des années précédentes. La production solaire a augmenté de 13% par rapport à 2020, atteignant 14,3 TWh. Cette progression témoigne d'une dynamique positive pour atteindre l'objectif fixé par Emmanuel Macron de 100 GW installés d'ici 2050.
Investissements en recherche et développement
En 2019, sur un total de 123 millions d'euros consacrés aux énergies renouvelables, 36% des dépenses publiques de R&D étaient destinées à la filière solaire. Ces investissements permettent de soutenir des projets innovants comme l'agrivoltaïsme, qui combine production agricole et production d'électricité sur une même surface.
Répartition des capacités renouvelables en France
| Filière | Puissance installée (2021) |
| Hydroélectricité | 25,7 GW |
| Éolien terrestre | 18,8 GW |
| Solaire photovoltaïque | 13,2 GW |
Perspectives de la filière solaire
La multiplication par 10 de la puissance solaire installée d'ici 2050 nécessite un équilibre entre les installations en toiture et au sol. Le développement de l'agrivoltaïsme constitue une voie prometteuse, permettant d'optimiser l'usage des terres agricoles tout en générant de l'électricité renouvelable. Des expérimentations sont menées sur différentes cultures, avec des résultats encourageants sur la production agricole et énergétique.
L'essentiel à retenir sur l'énergie solaire en France
Les perspectives pour l'énergie solaire en France sont prometteuses avec un objectif national de 100 GW installés d'ici 2050. Le développement de technologies innovantes comme l'agrivoltaïsme, couplé aux investissements croissants dans la R&D, permettra d'augmenter les capacités de production tout en réduisant les coûts. Les aides financières et la baisse continue des prix des équipements continueront de faciliter l'accès à cette énergie renouvelable.