First Solar (FSLR) : Construire le champion américain de la fabrication solaire

Le boom solaire et la domination de la Chine

Dans notre article "L’ère solaire – Un avenir radieux pour l’humanité« Nous avons expliqué comment l’essor de l’énergie solaire allait révolutionner notre approvisionnement énergétique, du moins à long terme.

Cette évolution est en grande partie due à la baisse constante du coût des panneaux solaires, tandis que leur efficacité ne cesse d’augmenter.

Source: EIA

Il a créé un marché massif pour les systèmes d'énergie solaire, d'une valeur de 296 milliards de dollars en 2025, et devrait continuer à croître de 1.1 T$ d'ici 2034, soit un impressionnant TCAC de 16.4 %.

Source: Recherche de préséance

Il y a cependant un problème du point de vue de l'industrie occidentale et de l'ordre politique : cet essor de la production d'énergie solaire est presque exclusivement une affaire chinoise, le reste des grands producteurs étant également situés en Asie, et réalisant généralement l'assemblage de composants chinois.

Source: Statesman

Cela représente un coup dur pour les économies occidentales, surtout si le mix énergétique du futur est fortement axé sur le solaire. Le fait que le reste de l'écosystème des énergies vertes, notamment les batteries et les terres rares, soit également très fortement contrôlé par la Chine, n'arrange rien.

C'est pourquoi l'administration Trump est engagée dans une guerre commerciale avec la Chine et imposé des droits de douane allant jusqu'à 3,521 2025 % sur les panneaux solaires d'Asie du Sud-Est en avril XNUMX.

Et une entreprise qui fabrique des panneaux solaires à grande échelle aux États-Unis pourrait être l’un des grands gagnants de ces tensions commerciales : First Solar.

Silicium vs pérovskite vs tellurure de cadmium

Domination du silicium

Jusqu'à présent, environ 90 % des panneaux solaires sont fabriqués à l'aide d'une technologie à base de silicium, la grande majorité utilisant des conceptions en polysilicium, qui ont remplacé les anciennes conceptions en monosilicium (le silicium monocristallin est plus durable, mais aussi moins rentable).

Source: EIA

Cependant, la R&D dans la technologie du polysilicium commence également à atteindre un point de rendement décroissant. L’industrie étudie donc de multiples façons d’augmenter l’efficacité des panneaux solaires.

Une autre méthode de production de panneaux solaires commence à prendre le dessus, celle qui est intrinsèquement plus capable de capter une plus grande partie de l’énergie solaire totale : la pérovskite.

Les promesses de la pérovskite

Les pérovskites, aussi appelées cellules solaires à couches minces, captent l'énergie solaire grâce à leur structure cristalline unique. Les cellules solaires à couches minces à base de pérovskite constituent le cœur de métier de First Solar, avec les cellules à couches minces en tellurure de cadmium.

Le terme « film mince » vient de la couche de matériau beaucoup plus fine nécessaire à la production d'électricité, ce qui permet d'obtenir des cellules solaires plus flexibles et plus légères.

Les pérovskites naturelles sont constituées d'oxyde de calcium et de titane (CaTiO3), mais d'autres minéraux peuvent avoir la même structure cristalline avec une formule chimique suivant une règle « ABX3 ».

Les cellules solaires à pérovskite peuvent être installées en combinaison avec du silicium ou en tant que cellule solaire autonome.

Source: Ministère de l'Énergie

Jusqu'à récemment, les cellules à couches minces étaient relativement nouvelles et principalement utilisées dans des applications où leur faible poids était essentiel. Un problème récurrent à résoudre était la dégradation beaucoup plus rapide des cellules à pérovskite par rapport aux cellules en polysilicium.

Depuis la fabrication de la première cellule solaire à pérovskite en 2009, la technologie a beaucoup progressé et est désormais plus efficace que les cellules solaires en polysilicium.

Source: Ministère de l'Énergie

Il s’agit d’un domaine scientifique en plein essor, avec de nombreux nouveaux développements issus des laboratoires de recherche et des universités au cours des dernières années, par exemple :

• Utilisation de nanoparticules d'alumine pour multiplier par 10 la durée de vie des cellules solaires à pérovskite.
• Protection des cellules de pérovskite contre la dégradation avec de l'amidimiun.
• Utilisation de cellules à couche mince pour alimenter des vols plus longs de drones autonomes.
• De nombreuses applications non solaires des pérovskites, de diodes électroluminescentes à pérovskite (PeLED) à pérovskites déposées en phase vapeur alimentant les semi-conducteurs de nouvelle génération, lasers à base de pérovskite, ou même Informatique photonique basée sur les pérovskites ?

L'alternative au tellurure de cadmium

Le tellurure de cadmium est une autre technologie de cellules solaires à couches minces, plus performante que les cellules à base de silicium. C'est actuellement la technologie privilégiée par First Solar et l'alternative la plus aboutie aux cellules solaires au silicium.

Source: Ministère de l'Énergie

Comme il s'agit d'un processus de fabrication majoritairement automatisé, il est relativement moins sensible aux différences de coûts de main-d'œuvre. Cela peut rendre sa production dans les pays occidentaux beaucoup plus compétitive, notamment lorsqu'elle est vendue localement et que les frais de transport sont supprimés.

Source: Ministère de l'Énergie

Premier aperçu de l'énergie solaire

First Solar est une entreprise solaire bien établie, active depuis 1999. C'est le plus grand fabricant de panneaux solaires aux États-Unis et dans tout l'hémisphère occidental, avec des sites de fabrication aux États-Unis, en Inde, en Malaisie et au Vietnam.

Son usine de l'Ohio possède la plus grande empreinte de fabrication solaire de l'hémisphère occidental, avec une nouvelle usine qui devrait être mise en service en Alabama en 2025.

L'entreprise n'utilise pas la technologie classique du silicium cristallin et utilise plutôt son système photovoltaïque à couches minces exclusifÀ base de tellurure de cadmium, elles sont plus efficaces que la plupart des cellules au silicium, sont produites à moindre coût et peuvent facilement être fabriquées en série.

Source: Ministère de l'Énergie

Les panneaux solaires à couches minces en tellurure de cadmium de First Solar sont également plus durables, conservant 89 % de leurs performances initiales après 30 ans, ce qui en fait un produit de premier plan, tant pour les cellules à couches minces que pour les panneaux solaires en général. En règle générale, une durée de déploiement plus longue, supérieure à 30 ans, réduit la consommation de ressources.

Source: First Solar

Le tellurure de cadmium fournit également 4 % d'énergie annuelle supplémentaire dans les climats chauds et jusqu'à 4 % d'énergie annuelle supplémentaire dans des conditions d'humidité élevée, ce qui le rend plus performant dans les environnements à haute isolation où l'humidité et la chaleur réduisent normalement les performances des panneaux en polysilicium.

Croissance et part de marché de First Solar

L'entreprise a été fondée en 1999 avec une installation initiale de 74,000 50 pieds carrés à Perrysburg qui a initialement créé XNUMX emplois.

Aujourd'hui, elle étend très rapidement sa capacité de production, passant de la capacité nominale actuelle de 16 GW par an à 25 GW d'ici 2026. Sur cette capacité totale, 14 GW seront situés aux États-Unis, dans l'Ohio, l'Alabama et la Louisiane.

C'est également une entreprise historiquement très axée sur la R&D, avec 1.5 milliard de dollars d'investissement cumulé en R&D.

La technologie à couche mince de la société est globalement plus respectueuse de l'environnement que les technologies de panneaux solaires à base de silicium, avec une empreinte carbone jusqu'à 4 fois inférieure et une empreinte hydrique 4 fois inférieure à celle des panneaux en silicium sur la base du cycle de vie.

Chaque année, les produits First Solar remplacent plus de 7 fois la quantité de gaz à effet de serre émise par ses opérations mondiales et sa chaîne d’approvisionnement.

Première fabrication solaire

Différents processus de production

L'accent mis par l'entreprise sur la technologie des semi-conducteurs à couches minces lui permet d'être entièrement intégrée verticalement, ce qui la rend radicalement différente de l'industrie des panneaux solaires à base de silicium.

Au lieu de plusieurs usines, chaque acteur étant spécialisé dans un segment comme la purification du polysilicium, et avec plusieurs jours pour produire une cellule solaire, First Solar peut passer des matières premières au produit fini en moins de 4 heures.

Source: First Solar

En fin de compte, First Solar utilise 98 % de matériau semi-conducteur en moins que la technologie traditionnelle du silicium cristallin.

L'intégration verticale représente un avantage stratégique, car elle permet à First Solar d'être totalement indépendante de la chaîne d'approvisionnement chinoise. Elle peut ainsi s'appuyer sur la chaîne d'approvisionnement des semi-conducteurs pour construire et exploiter de nouvelles usines en seulement 18 mois.

Ressources et recyclage

La production de tellurure de cadmium est un sous-produit d'autres activités minières et était jusqu'à récemment considérée comme un déchet minier plutôt que comme une ressource précieuse. Le cadmium provient du raffinage de minerais sulfurés de zinc et, dans une moindre mesure, de plomb et de cuivre, tandis que le tellurure est produit à partir de gisements de cuivre et de minerais de type porphyre cuivre-or.

Cela signifie qu'aucune nouvelle activité minière ne doit être lancée pour produire le panneau de First Solar, améliorant ainsi encore son profil environnemental.

Un autre élément est la très grande recyclabilité des panneaux solaires à couches minces, avec jusqu’à 90 % du matériau récupéré.

C’est encore plus important que pour les autres types de panneaux solaires, car le cadmium est un métal lourd qui pourrait polluer le sol et l’approvisionnement en eau s’il n’est pas correctement géré à la fin de la vie du panneau solaire.

Les 5 à 10 % restants des déchets de modules recyclés sont principalement constitués de fines particules de verre, capturées par des systèmes de dépoussiérage et de filtration HEPA (High-Efficiency Particulate Air). Ce flux de déchets n'est donc pas riche en cadmium et ne présente aucun risque de pollution à long terme.

Source: First Solar

La simplicité technique du processus de recyclage a aidé First Solar à créer les « Contrats de service de recyclage », dans lesquels l'entreprise assume de manière préventive la responsabilité de la fin de vie de ses modules solaires.

Non seulement cela favorise les ventes et réduit le risque de pollution, mais cela fournit également à l’entreprise un approvisionnement circulaire en tellurure de cadmium.

« Avec chaque module vendu, nous vendons également le service de récupération des modules en fin de vie et de recyclage.

C'était en gros huit ans avant l'arrivée de la réglementation en Europe. Nous avons maintenant la directive sur les déchets électroniques, qui inclut le photovoltaïque.

Andréas Wade - Directrice du développement durable mondial chez First SolarTechnologies du futur

Le processus pourrait également être amélioré davantage, car First Solar travaille sur une unité de recyclage mobile qui peut être expédiée vers une ferme solaire en cours de démantèlement, afin de réduire les expéditions inutiles.

Avancement de la technologie solaire : quelles sont les prochaines étapes pour First Solar ?

Les équipes de recherche et de développement de produits de First Solar prévoient une efficacité cellulaire de 25 % pour les cellules CdTe à couche mince d'ici 2025 et des voies vers une efficacité cellulaire de 28 % d'ici 2030.

À long terme, First Solar cherche à intégrer son expérience en matière de film mince de tellurure de cadmium à la technologie de la pérovskite, rendant ainsi les panneaux solaires résultants encore plus efficaces.

Source: First Solar

Au quatrième trimestre 4, elle a développé sa capacité de production de pérovskite pour acquérir un «ligne de développement prête à produire des échantillons technologiques simulant des conditions de fabrication similaires ».

Des cellules tandem utilisant un film mince de pérovskite et un film mince de cadmium-silicium sont également possibles et représenteront probablement l'étape finale de la technologie de l'entreprise.

Bien que principalement concentré jusqu'à présent sur les couches minces solaires utilisant du tellurure de cadmium, l'expertise de First Solar dans la fabrication de panneaux solaires sans silicium et la fabrication de masse de couches minces pourrait lui donner une longueur d'avance significative avec la pérovskite, en particulier compte tenu de ses liens étroits avec certains des meilleurs chercheurs du domaine.

Les conditions du marché

Fabriqué en Amérique

Dans le contexte des tarifs douaniers, des guerres commerciales et de l’embargo sur les exportations de terres rares par la Chine, l’avenir des industries des énergies renouvelables dans les pays occidentaux est difficile à prévoir.

Les pénuries de terres rares pourraient impacter gravement de nombreux acteurs de la chaîne d’approvisionnement, notamment ceux liés à des composants comme les aimants (éoliennes, véhicules électriques) ou dépendant de l’importation de polysilicium ou de cellules solaires en provenance de Chine.

Cependant, l'interdiction de facto des importations de panneaux solaires en provenance d'Asie représente une opportunité considérable pour First Solar. Non seulement le tellurure de cadmium n'est pas une ressource rare et ne dépend pas de la Chine, mais l'entreprise a également mis en place une stratégie visant à s'approvisionner en autres matériaux auprès de sources américaines.

Cela comprend du verre et de l'acier 100 % américains pour ses modules de la série 7, un facteur important alors que les tarifs sur l'acier et l'aluminium importés augmenteront jusqu'à 50 %.

Ces fournisseurs sont à leur tour soutenus par des chaînes d’approvisionnement supplémentaires – par exemple, le verre produit dans l’Ohio utilise du sable extrait du Michigan et du carbonate de sodium du Wyoming.

Plus de demande que d'offre

Cette chaîne d’approvisionnement « Made in America » s’avère utile alors que le pays accélère massivement ses investissements dans l’énergie solaire.

Source: First Solar

Le contexte plus large est également important. Les États-Unis cherchent à la fois à devenir leaders en matière d'IA et à se réindustrialiser, tout en abandonnant progressivement les énergies fossiles pour le chauffage, les transports et l'industrie manufacturière.

Tous ces objectifs nécessiteront une énorme quantité de nouvelles capacités énergétiques, et tout, du gaz au nucléaire et au solaire, sera nécessaire pour répondre à la demande.

L'entreprise fait désormais face à un carnet de commandes croissant (+0.6 GW au premier trimestre 1 seulement), avec un total de 2025 GW s'étendant jusqu'en 66.3.

Source: First Solar

Ainsi, même si certaines subventions solaires sont annulées par la nouvelle administration, il est clair qu’entre l’impact des tarifs, l’importance stratégique du découplage avec la Chine, l’accumulation de la demande solaire et la demande croissante d’électricité aux États-Unis due à de nombreuses tendances massives, First Solar bénéficiera.

Conclusion

Bien que First Solar soit particulièrement bien placé pour bénéficier de la guerre commerciale, elle n'en a pas encore beaucoup profité dans le cours de ses actions, car l'industrie des énergies renouvelables dans son ensemble est préoccupée par l'hostilité perçue de l'administration Trump envers le secteur.

Cela pourrait en effet avoir de graves conséquences sur les projets éoliens, la production de véhicules électriques, la production de batteries ou même les fabricants de panneaux solaires s’appuyant sur la technologie du silicium.

Aucune de ces hypothèses ne s’applique à First Solar, ce qui pourrait constituer une opportunité pour les investisseurs désireux de tenter leur chance dans une technologie solaire innovante.

Un autre facteur clé à long terme, abstraction faite des turbulences géopolitiques actuelles, est le rendement supérieur des cellules solaires à couches minces par rapport au silicium. Seule la technologie pérovskite pourrait concurrencer la supériorité actuelle du tellurure de cadmium, mais ces technologies présentent de nombreux points communs en termes de processus de fabrication et très peu de points communs avec les cellules à base de silicium.

Cela ne veut pas dire que les entreprises chinoises ne pourraient pas être des concurrents sérieux sur les marchés internationaux, notamment avec LONGi Green Energy Technology (601012.SS) 34.85 % efficacité des cellules solaires tandem silicium-pérovskite.

Cependant, il semble que la possibilité d’avoir un marché quelque peu protégé aux États-Unis pourrait donner à First Solar le type d’échelle et de contrôle de la chaîne d’approvisionnement qui jusqu’à présent n’était disponible que pour les entreprises chinoises, ce qui a conduit à leur domination de l’industrie solaire.

Actualités et développements récents concernant les actions de First Solar (FSLR)