N-type technologie des cellules solaires : différences entre TOPCon et HJT

Sommaire

• Introduction
• Différences et tendances de développement entre cellules P-type et N-type
• Technologie des cellules TOPCon
• Technologie des cellules HJT

Introduction

En 2025, la technologie des cellules photovoltaïques s’oriente progressivement du P-type vers le N-type.
Comparées aux PERC traditionnelles, les cellules N-type présentent des avantages clairs en matière d’efficacité et de performance à long terme :

• Niveau d’efficacité : les modules en production de masse atteignent généralement 22-23 %, certains produits dépassant déjà 23 %, contre une limite d’environ 21 % pour le P-type ;
• Fiabilité : le N-type offre de meilleures performances en coefficient de température, en réponse en faible luminosité et en contrôle de la dégradation ;
• Capacité industrielle : la capacité mondiale des cellules N-type dépasse déjà 300 GW, avec une planification proche de 800 GW, pour la première fois au-delà du P-type.

Dans cette dynamique, les modules TOPCon et HJT constituent les deux principales voies technologiques du N-type, et représentent le cœur de la compétition et de la montée en gamme du secteur.

Différences et tendances de développement entre cellules P-type et N-type

1. Historique du développement et paysage du marché des cellules P-type

Au cours de la dernière décennie, les cellules P-type ont dominé l’industrie photovoltaïque, avec une évolution technologique allant du BSF au PERC :

• Phase BSF (avant 2015) : utilisation du champ arrière en aluminium (Al-BSF), rendement d’environ 17-18 % pour le monocristallin et 15-16 % pour le polycristallin. Procédé mature mais avec une forte recombinaison en surface, laissant peu de marge d’amélioration.
• Phase PERC (2015-2022) : passivation arrière par Al₂O₃ + SiNx, rendement cellulaire porté à 22 %, efficacité des modules autour de 21-22 %. Selon PV InfoLink, la part de marché du PERC est passée d’environ 40 % en 2018 à plus de 90 % en 2022.

La généralisation du PERC a favorisé la baisse du coût actualisé de l’électricité (LCOE) et a été déterminante pour la compétitivité du photovoltaïque entre 2015 et 2020.

Cependant, certains points doivent être soulignés :

• Dégradation LID et LeTID, avec une perte d’environ 2 % la première année, puis 0,45 % par an en moyenne ;
• Rendement de conversion proche de la limite théorique de 24 %, laissant peu de marge pour de nouvelles améliorations en production de masse.

Avec la maturité croissante et l’expansion des cellules N-type, le PERC a progressivement perdu son avantage en nouvelles capacités. D’après les prévisions d’InfoLink, sa part de marché tombera sous les 30 % d’ici 2025 et sortira progressivement du courant dominant après 2026.

2. L’essor des cellules N-type et leurs avantages en efficacité

L’atout principal des cellules N-type réside dans leurs caractéristiques matérielles : les wafers dopés au phosphore évitent la formation du complexe bore-oxygène, fréquent dans les P-type, ce qui élimine presque totalement la dégradation induite par la lumière (LID) et prolonge significativement la durée de vie des porteurs. Cela se traduit par les améliorations suivantes :

• Efficacité : la production de masse s’est stabilisée autour de 22-23 %, certaines entreprises dépassant déjà 23 % ; les PERC restent proches de 21 %.
• Fiabilité : meilleure réponse en faible luminosité que les P-type, avec un coefficient de température généralement autour de -0,30 %/°C.
• Dégradation : la dégradation initiale est quasiment nulle, et le taux annuel reste inférieur aux 0,45 %/an du PERC.

Sur le plan du marché, le N-type remplace progressivement le P-type comme technologie dominante :

• 2023 : la capacité planifiée du N-type dans le monde a dépassé 600 GW ;
• 2024 : la capacité réelle a franchi 300 GW, représentant pour la première fois une part supérieure à celle du P-type ;
• Prévisions : d’ici 2025-2026, le N-type représentera plus de 70 % des nouvelles capacités installées.

3. Classification des technologies N-type et principales filières

Les cellules N-type offrent de nombreux avantages : haute efficacité, fort taux de bifacialité, faible coefficient de température, absence de dégradation induite par la lumière, bonne réponse en faible luminosité et longue durée de vie des porteurs.
Les principales voies technologiques actuelles sont :

• Technologie TOPCon : efficacité en production de masse de 21-23 %, possibilité d’adaptation des lignes PERC existantes avec un investissement réduit. En 2024, la capacité mondiale a déjà dépassé 300 GW, en faisant la filière dominante actuelle.
• Technologie HJT : grâce à un coefficient de température plus faible et à un meilleur taux de bifacialité, certains fabricants atteignent une efficacité de 23 % ou plus en production, légèrement supérieure à la limite du TOPCon, mais avec des coûts plus élevés.
• Technologie IBC : absence de grilles métalliques sur la face avant, ce qui permet un taux de réflexion lumineux réduit à environ 1,7 %. Adaptée aux applications haut de gamme et au BIPV, elle offre une efficacité stable de 22 à 23,5 % et bénéficie d’un avantage sur le marché moyen et haut de gamme.

Dans l’ensemble, le TOPCon occupe la position dominante à court terme, tandis que le HJT et l’IBC sont considérés comme des directions plus prometteuses à moyen et long terme.

Technologie des cellules TOPCon

Le TOPCon est une évolution basée sur le procédé des cellules N-type. Son principe clé consiste à former sur la face arrière de la plaquette de silicium une couche d’oxyde ultrafine et une couche de polysilicium dopé, réduisant ainsi la recombinaison des porteurs, ce qui améliore la tension en circuit ouvert et l’efficacité globale.

Avantages clés

• Niveau d’efficacité : l’efficacité en production de masse se situe généralement entre 21 et 23 %, faisant du TOPCon une technologie dominante dans le secteur. Certains fabricants de pointe ont déjà atteint plus de 23 %, et les records en laboratoire avoisinent 25-26 %. Par rapport au PERC, le TOPCon offre de meilleures performances en faible luminosité, un coefficient de température plus bas et une stabilité renforcée.
• Compatibilité en coûts : possibilité de moderniser directement les lignes PERC existantes, avec un investissement supplémentaire d’environ 7 à 14 millions d’euros par GW ; excellente compatibilité avec les procédés à haute température, évitant ainsi des coûts irrécupérables massifs.
• Fiabilité à long terme : faible taux de dégradation des modules, production d’énergie plus stable, adapté au photovoltaïque commercial et industriel ainsi qu’aux grandes centrales au sol.

Avancement de l’industrialisation

• Capacité : fin 2024, la capacité mondiale de cellules TOPCon a dépassé 300 GW, occupant une position dominante dans les nouvelles capacités.
• Principaux acteurs : Longi, Jinko, Trina, Zhonglai, Risen et d’autres ont déjà déployé une production de masse à grande échelle.
• Prévisions de marché : entre 2025 et 2026, la part du TOPCon dans le marché mondial des cellules devrait dépasser 60 %, consolidant sa position dominante.

Importance pour le marché

• Accroît l’efficacité des modules photovoltaïques et constitue un support clé pour la réduction des coûts et l’optimisation des systèmes.
• Dans un contexte de baisse continue du LCOE, le TOPCon s’est imposé comme la technologie N-type la plus rentable actuellement.

Technologie des cellules HJT

L’HJT est une technologie N-type utilisant une structure hétérojonction composée d’un substrat en silicium cristallin et de couches minces en silicium amorphe. Contrairement au TOPCon, qui s’appuie sur une évolution des lignes PERC existantes, le HJT nécessite la construction de nouvelles lignes de production, avec un procédé totalement indépendant.

Avantages clés

• Processus de fabrication court : seulement quatre étapes (texturisation, dépôt de silicium amorphe, dépôt TCO, impression sérigraphique), contre dix pour le PERC et 12-13 pour le TOPCon. Une simplification qui facilite l’entrée rapide de nouveaux acteurs.
• Fort potentiel de développement : record en laboratoire de 26,8 % en 2023, avec un potentiel de combinaison en tandem avec l’IBC ou le pérovskite. L’efficacité théorique pourrait dépasser 30 %.
• Faible dégradation : environ 1 % la première année, puis 0,35 % par an, nettement inférieur au PERC (2 % la première année, puis 0,45 %/an). La production cumulée d’énergie sur la durée de vie est environ 2 % supérieure à celle du PERC bifacial.
• Adaptabilité environnementale : faible coefficient de température (≈ -0,243 %/°C), garantissant de bonnes performances en conditions de forte chaleur et de faible luminosité.

Avancement de l’industrialisation

• Le HJT n’est pas compatible avec le procédé PERC et nécessite de nouvelles lignes de production, impliquant un investissement plus élevé. Toutefois, il est plus accessible pour les nouveaux entrants, sans charges liées à l’amortissement des équipements PERC.
• Fin 2024, plus de 20 entreprises – dont China Resources Power, CNBM, Runda, Huasheng New Energy et Akcome – ont annoncé des plans de capacité. Le HJT totalise déjà plus de 100 GW planifiés, certains fabricants ayant atteint la production de masse au niveau du GW.

Importance pour le marché

• Le HJT est considéré comme une technologie à fort potentiel à moyen et long terme, avec des avantages dans les marchés du tandem, du BIPV, des environnements à haute température et à faible luminosité.
• Avec la maturité croissante des procédés de remplacement de la pâte d’argent, de l’électrodéposition du cuivre et des plaquettes de silicium amincies, le HJT devrait réduire ses coûts et rivaliser avec le TOPCon dans l’avenir.

Note sur les données : Les chiffres de capacité N-type présentés dans cet article proviennent de prévisions publiées par InfoLink, EnergyTrend, TaiyangNews et d’autres sources ouvertes. Les méthodologies diffèrent (capacité nominale vs capacité réelle, statistiques mondiales vs régionales), de sorte que les valeurs exactes sont données à titre indicatif uniquement. La tendance générale est claire : à partir de 2024, la capacité des cellules N-type a dépassé celle des P-type. Le TOPCon occupe une position dominante à court terme, tandis que le HJT et l’IBC disposent d’un fort potentiel de croissance à moyen et long terme.

Avec l’efficacité des cellules PERC proche de sa limite, l’industrie photovoltaïque accélère son passage vers les technologies N-type. Le HJT, avec son potentiel d’efficacité plus élevé, son faible taux de dégradation et sa compatibilité avec l’IBC et le pérovskite, est considéré comme un candidat majeur pour la prochaine génération. Cependant, la limite théorique des cellules monocristallines est de 29,43 %. Les rendements en laboratoire du TOPCon et du HJT approchent déjà 26-27 %, laissant un espace limité pour de nouvelles améliorations. Les avancées futures dépendront principalement des technologies tandem.

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