L'histoire du photovoltaïque commence dans un laboratoire parisien, au cœur du XIXe siècle. L'effet physique sur lequel reposent tous les panneaux solaires actuels y a été observé pour la première fois par un chercheur français de 19 ans.

1839 : la découverte d'Edmond Becquerel

C'est à Alexandre-Edmond Becquerel, plus connu sous le nom d'Edmond Becquerel, que l'on doit la mise en évidence de l'effet photovoltaïque en 1839. Fils du physicien Antoine César Becquerel et père d'Henri Becquerel (futur prix Nobel pour sa découverte de la radioactivité), Edmond expérimente alors dans le laboratoire paternel. Il remarque qu'une cellule électrochimique composée d'électrodes de platine recouvertes de chlorure d'argent et plongées dans un électrolyte produit un courant lorsqu'elle est exposée à la lumière.

Cette observation ne débouche sur aucune application immédiate, mais elle pose la pierre fondatrice de toute l'histoire des panneaux solaires : la lumière peut, dans certaines conditions, créer un courant électrique.

1873-1883 : du sélénium à la première cellule solide

Il faudra attendre une quarantaine d'années pour que la découverte de Becquerel sorte du laboratoire. En 1873, l'ingénieur britannique Willoughby Smith observe que la résistance électrique du sélénium varie avec la lumière : c'est la photoconductivité. Dix ans plus tard, en 1883, l'Américain Charles Fritts en tire la première cellule solaire solide de l'histoire, en déposant une fine couche d'or sur un substrat de sélénium.

Le rendement est encore très faible, inférieur à 1 %, mais Fritts installe quelques prototypes sur un toit de New York. L'invention du panneau solaire, telle qu'on la conçoit aujourd'hui, est en germe.

1905 : Einstein et l'effet photoélectrique

En 1905, Albert Einstein publie un article qui explique théoriquement l'effet photoélectrique en introduisant la notion de quanta de lumière, les futurs photons. Confirmée expérimentalement par Robert Millikan en 1916, cette théorie vaut à Einstein le prix Nobel de physique en 1921. Sans elle, les ingénieurs du XXe siècle n'auraient pas su exploiter la découverte initiale de Becquerel.

La véritable naissance du panneau solaire tel que nous le connaissons date du milieu du XXe siècle, dans un laboratoire américain qui révolutionnera aussi la micro-électronique.

1954 : la cellule au silicium des laboratoires Bell

Le 25 avril 1954, les laboratoires Bell, aux États-Unis, présentent la première cellule photovoltaïque au silicium cristallin exploitable. Trois chercheurs sont à l'origine de cette avancée : Daryl Chapin, Calvin Fuller et Gerald Pearson. En travaillant sur les propriétés semi-conductrices du silicium dopé, ils parviennent à atteindre un rendement d'environ 6 %, bien supérieur à toutes les tentatives précédentes.

Pour la première fois, une cellule solaire produit assez d'électricité pour alimenter de petits appareils. La presse américaine salue l'arrivée d'une « nouvelle ère de l'énergie ». Cette date est reconnue comme un jalon par l'IEEE, qui l'a inscrite dans la liste de ses Milestones de l'ingénierie.

1958-1960 : le photovoltaïque conquiert l'espace

Le silicium reste alors beaucoup trop coûteux pour une application terrestre. L'armée et la recherche spatiale, qui ont besoin d'une source d'énergie fiable et sans entretien pour les satellites, s'en emparent. En 1958, le satellite américain Vanguard 1 embarque six petites cellules photovoltaïques au silicium : elles alimentent avec succès un émetteur radio pendant plus de six ans. Un an plus tard, le satellite Explorer 6 inaugure les premiers panneaux solaires déployés dans l'espace.

Pendant deux décennies, le photovoltaïque sera essentiellement une technologie spatiale, améliorée pour les besoins des programmes américains et soviétiques.

Le retour sur Terre des cellules solaires doit beaucoup à un bouleversement géopolitique : la hausse brutale du prix du pétrole dans les années 1970.

Les chocs pétroliers des années 1970

Les chocs pétroliers de 1973 et 1979 rebattent les cartes énergétiques mondiales. Les États industrialisés cherchent à diversifier leurs sources d'énergie et investissent massivement dans la recherche solaire. Aux États-Unis, l'université du Delaware inaugure dès 1973 le projet expérimental Solar One, souvent présenté comme la première maison partiellement alimentée par des cellules photovoltaïques.

Au cours de cette décennie, le coût du watt-crête commence à baisser : il est estimé à environ 100 dollars dans les années 1970, puis chute régulièrement sous l'effet des progrès industriels et des économies d'échelle.

Les années 1980-1990 : premières applications terrestres

Dans les années 1980 et 1990, le photovoltaïque s'installe progressivement dans la vie quotidienne : calculatrices solaires, parcmètres, balises maritimes, relais télécoms isolés, horodateurs, premiers toits de maisons individuelles en Allemagne, aux États-Unis et au Japon. Le silicium cristallin domine, mais les premières cellules en couches minces apparaissent.

En parallèle, les grands pays industrialisés commencent à soutenir la filière via des tarifs d'achat ou des subventions. L'Allemagne, pionnière avec sa loi EEG de 2000, va donner un coup d'accélérateur décisif à l'industrie.

Les années 2000 marquent un véritable basculement. Portée par la Chine, qui prend le contrôle de la production mondiale de modules, l'industrie photovoltaïque entre dans l'ère de la production de masse. Les volumes explosent, les coûts s'effondrent.

Selon les données compilées par les instituts de recherche (Fraunhofer ISE, Agence internationale de l'énergie), le prix moyen d'un module photovoltaïque est passé de plus de 100 $/Wc dans les années 1970 à moins de 0,30 $/Wc aujourd'hui. Cette division par plus de 300 explique à elle seule le déploiement spectaculaire de la filière.

Dans le même temps, les rendements des panneaux disponibles pour les particuliers sont passés de 10-12 % au début des années 2000 à 20 à 23 % aujourd'hui, les records en laboratoire approchant les 27 % pour le silicium et dépassant les 30 % pour les cellules tandem pérovskite / silicium.

À partir du milieu des années 2010, de nombreux pays atteignent la parité réseau : produire son électricité solaire coûte autant, voire moins cher, que l'acheter au réseau. Le photovoltaïque n'est alors plus une énergie d'appoint, mais une solution économique à part entière.