Panneaux solaires : la dépendance critique au silicium

«La criticité du silicium, c’est zéro. » Cette phrase de Xavier Daval, expert en énergie solaire et enseignant à Lyon 1, a bien failli avoir raison de cet article. Pourquoi consacrer une rubrique « Ressources critiques » au silicium alors que cet élément est le plus abondant de la croûte terrestre après l’oxygène ? Si vous ramassez un galet gris foncé, un peu brillant, dans le Lot ou en Dordogne, par exemple, il se peut que vous soyez en possession d’un quartz riche en silice, matière première du silicium métal. Ce matériau qui a donné son nom à la Silicon Valley et qui vaut à notre société de l’information, accro aux semi-conducteurs, le surnom d’« âge du silicium » est pourtant considéré comme « matière première critique » par l’Union Européenne .

Article issu de notre numéro 63 « +4°, ça va chauffer ! », disponible en kiosque, librairie et sur notre boutique.

Pourquoi la planète craint-elle donc de manquer de ce matériau, dont le prix a été multiplié par quatre en deux mois, en 2021 ? La réponse se trouve en aval, dans la chaîne de production : transformer les galets en poudre de silicium nécessite des installations lourdes et énergivores, qui fonctionnent comme autant de goulets d’étranglement.

Chaudron, troncs d’arbres et températures infernales

Commençons par les cailloux. Le quartz, certains sables et d’autres roches comme le grès contiennent de la silice. « Le sable peut servir à produire du verre mais, pour le silicium métal, on utilise des pierres ou des galets de quartz très riches en silice, avec un faible taux d’impureté en fer, aluminium et calcium », expose Antoine Boubault, du Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM). Première complication : ces minerais se composent de la version oxydée du silicium. Pour en casser les molécules, il faut porter le quartz à de très hautes températures. Quand Xavier Daval explique le procédé, on se croirait dans la cuisine de Pantagruel. « Dans un gros chaudron, on met littéralement des troncs d’arbre râpés et de la quartzite. On fait chauffer le tout jusqu’à ce que le quartz fonde, c’est-à-dire au moins 1 400 °C. Les copeaux de bois permettent d’optimiser le processus. »