Silvie 2.0

Objectif

Mettre au point une nouvelle génération de fours de cristallisation de silicium photovoltaïque de grande capacité, permettant de produire des lingots plus volumineux avec de meilleurs rendements et à un coût compétitif.

Enjeux

Les fours de cristallisation de silicium photovoltaïque représentent un maillon essentiel de la chaîne de fabrication des cellules photovoltaïques, où l’enjeu réside dans la qualité et le volume des lingots produits.

Le projet Silvie 2.0 a permis de rassembler des partenaires complémentaires, grâce à une approche intégrée four – creuset – isolant carbone graphique. Chaque étape est ainsi gérée par un spécialiste :

• ECM Technologies, équipementier leader du projet, fabrique des fours pour le silicium photovoltaïque,

•  Mersen produit les éléments de chauffe en graphite nécessaires au four d’ECM Technologies,
• Vesuvius apporte son expertise sur le creuset : ce « moule » à usage unique, qui sert à fondre les cailloux de silicium en lingot, constitue une condition sine qua non pour un silicium non pollué, donc de qualité,
• Le CEA-INES met sa plateforme technologique de tests à disposition des partenaires.

En travaillant ensemble à l’optimisation des recettes de cristallisation des lingots de silicium, les partenaires industriels du projet ont pu prendre une avance technologique significative sur un marché très concurrentiel. La création d’un four à haute capacité vise la production d’un silicium de grande qualité, avec une augmentation des rendements de production. Les fours obtenus, très compétitifs, ont permis aux partenaires de se positionner sur la scène internationale.

Une nouvelle génération de fours parmi les leaders du marché

Ce projet innovant contenait plusieurs défis technologiques : l’augmentation du volume des lingots de silicium impose d’une part un excellent contrôle des gradients thermiques, via l’intégration de nouveaux éléments de chauffe. D’autre part, l’augmentation de la largeur du creuset a nécessité la révision de la configuration classique des fours afin de réussir l’étape de croissance cristalline, et la modification de l’étape de refroidissement du lingot. Le consortium du projet a obtenu de très bons résultats sur des lingots de 650 kg (au lieu des 450 kg initialement produits), et a depuis mis au point un process encore plus compétitif permettant de fabriquer des lingots de 800 kg. La réussite technologique de ce projet ambitieux débouche aujourd’hui sur un succès commercial pour tous les partenaires : cette vitrine technologique des entreprises et du savoir-faire français est aujourd’hui devenu un formidable levier de notoriété.

Croissance

La stratégie de diversification d’ECM Technologies dans l’énergie solaire photovoltaïque et les investissements consacrés en R&D depuis le début du projet Silvie 2.0 ont porté leurs fruits en permettant à cette PME de prendre une première commande de 5 fours en Chine dès 2010. Puis ce fut un contrat avec le Kazakhstan portant sur 10 fours, où ECM Technologies s’est positionnée sur le marché des usines clés en main. Grâce à ces résultats, ECM Technologies a pu doubler son chiffre d’affaires et agrandir son site industriel grenoblois, en créant un atelier supplémentaire de 2000m2 pour la production de 200 fours par an.

Perspectives

D’importantes commandes de lignes clés en main sont intégrées dans le prévisionnel commercial d’ECM Technologies, avec des projets à l’export (Brésil, Algérie, Arabie Saoudite pour ne citer que quelques pays), à différents stades d’avancement. L’année 2013 a vu par ailleurs la création de la filiale française « ECM Greentech » entièrement dédiée à cette activité. La société est également engagée dans le consortium « PV800 Export », financé par l’ADEME, qui vise à mettre sur pied une filière d’équipementiers français sur la technologie du silicium quasi-monocristallin, issue de la purification sur silicium métallurgique.