L'énergie solaire photovoltaïque (ou énergie photovoltaïque ou EPV) est une énergie électrique produite à partir du rayonnement solaire grâce à des capteurs ou à des centrales solaires photovoltaïques. C'est une énergie renouvelable, car le Soleil est considéré comme une source inépuisable à l'échelle du temps humain, et bien que la fabrication des panneaux nécessite de l'énergie grise en quantité, dont l'origine est actuellement essentiellement non renouvelable. Sur l'ensemble de sa vie, dans des conditions idéales d'irradiation solaire (typiquement au Sahara ou sous d'autres climats désertiques proches de l'équateur), un panneau photovoltaïque produit de 19 à l'énergie nécessaire à sa fabrication et à son recyclage.

La cellule photovoltaïque, composant électronique de base du système, utilise l'effet photoélectrique pour convertir en électricité les ondes électromagnétiques émises par le Soleil. Plusieurs cellules reliées entre elles forment un module et ces modules, regroupés entre eux, forment une installation solaire. L'électricité est consommée, stockée sur place dans un système d'alimentation autonome ou injectée sur le réseau de distribution et de transport électrique.

L'énergie photovoltaïque est un enjeu mondial affirmé lors de la conférence de Paris de 2015 sur les changements climatiques (COP21) par le lancement en de l'Alliance solaire internationale (ASI), une coalition chargée de coordonner les politiques de développement de l'énergie solaire thermique et photovoltaïque à destination des États riches en ressources solaires. Le coût de l'énergie photovoltaïque est divisé par 100 environ en 40 ans (de 1980 à 2020).

La part du photovoltaïque dans la production mondiale d'électricité atteignait 8,7 % en 2025, selon les estimations de l' ; trois pays concentrent 61,4 % de la production d'électricité photovoltaïque mondiale : la Chine (41,7 %), les États-Unis (13,7 %) et l'Inde (6,0 %). La part du photovoltaïque dans la production d'électricité dépasse 20 % dans cinq pays : la Hongrie, le Chili, le Pakistan, l'Espagne et l'Australie.

En 2025, la puissance installée photovoltaïque mondiale a progressé de 30,6 %. La Chine dispose en 2025 de 49,2 % de la puissance installée mondiale, l'Europe 16 %, les États-Unis 9 %, l'Inde 6 %, le Japon 3,5 %. Les trois pays les plus équipés en photovoltaïque par habitant sont en 2025 l'Australie, les Pays-Bas et l'Allemagne.

En 2019, sur les dix principaux fabricants de modules photovoltaïques, sept étaient chinois, un sino-canadien, un coréen et un américain.

Il faudrait théoriquement l'équivalent de la production d'une surface photovoltaïque de (soit la superficie de l'Islande) pour couvrir la totalité des besoins mondiaux en électricité.

Terminologie Le terme « photovoltaïque » désigne, selon le contexte, le phénomène physique (l'effet photovoltaïque) ou la technique associée.

Histoire

Technique

La production d'électricité par des cellules photovoltaïques repose sur le principe de l'effet photoélectrique. Ces cellules produisent du courant continu à partir du rayonnement solaire. Ensuite l'utilisation de ce courant continu diffère d'une installation à l'autre, selon le but de celle-ci. On distingue principalement deux types d'utilisation, celui où l'installation photovoltaïque est connectée à un réseau de distribution électrique et celui où elle ne l'est pas.

Les installations non connectées fournissent une électricité consommée localement ou par un appareil ( montre ou calculatrice solaires, conçus pour fonctionner en présence de lumière naturelle ou artificielle). À plus petite échelle, des sites non raccordés au réseau électrique (en montagne, sur des îles ou des voiliers, un satellite…) sont alimentés de la sorte, des batteries d'accumulateurs permettant de disposer d'électricité au cours des périodes sans lumière (la nuit notamment).

Sur les grands réseaux de distribution, des installations photovoltaïques produisent de l'électricité et l'injectent dans le réseau via un onduleur qui transforme le courant continu en courant alternatif aux caractéristiques du réseau (fréquence de en Europe ou en Amérique du Nord).

Modules photovoltaïques

vignette|Cristaux de silicium polycristallin : détail d'un panneau photovoltaïque. Il existe plusieurs techniques de modules solaires photovoltaïques : les modules solaires monocristallins possèdent le meilleur rendement au mètre carré et sont essentiellement utilisés lorsque les espaces sont restreints. les modules solaires polycristallins sont moins chers mais présentent un rendement plus faible. les modules solaires amorphes ont aussi des atouts car ils peuvent être souples et ont une meilleure production par faible lumière. Cependant, le silicium amorphe possède un rendement divisé par deux par rapport à celui du cristallin, cette solution nécessite donc une plus grande surface pour la même puissance installée. Toutefois, le prix au mètre carré installé est plus faible que pour des panneaux composés de cellules cristallines.

Caractère renouvelable vignette|redresse|Cellule photovoltaïque. Selon le type de cellule photovoltaïque considéré, le caractère renouvelable de cette énergie est discutable, car la fabrication des panneaux photovoltaïques nécessite de l'énergie grise en quantité, dont l'origine est actuellement essentiellement non renouvelable. En effet, les pays qui produisent la quasi-totalité des panneaux photovoltaïques installés dans le monde (Chine, États-Unis, Japon, Inde) ont tous des bilans énergétiques dominés par les énergies non renouvelables ; ainsi la Chine produisait 84 % des panneaux installés dans le monde en 2021Panneaux solaires : la Chine domine la production mondiale, Statista, 5 mai 2023. et tirait 87,1 % de son énergie primaire de sources fossiles la même année Energy Statistics Data Browser - Total energy supply (TES) by source, China (P.R. of China and Hong Kong, China), 1990-2023, Agence internationale de l'énergie, 10 juin 2025..

Le taux de retour énergétique des systèmes photovoltaïques s'est amélioré grâce aux avancées technologiques. Selon les technologies employées, dans des conditions idéales d'irradiation solaire (typiquement au Sahara ou sous d'autres climats désertiques proches de l'équateur), un système photovoltaïque produit en 2012 de 19 à plus d'énergie dans sa vie (équivalent énergie primaire) que ce qui a été utilisé pour le fabriquer. Mais, lors de son fonctionnement, il ne produit que 6 à plus d'électricité qu'il n'utilise d'énergie primaire.. Un taux de retour énergétique de 12 est obtenu avec des cellules solaires en couches minces ayant un meilleur rendement que les cellules au silicium cristallin, pages 168-169..

Caractéristiques de fonctionnement Potentiel théorique

vignette|Atlas solaire mondial : les couleurs indiquent le rayonnement solaire moyen des années 1991 à 1993. Le rayonnement dans les régions correspondant aux points noirs permettrait de répondre à la demande d'énergie mondiale si ces régions étaient couvertes de panneaux solaires d'une efficacité de 8 %.

Même si la constante solaire est de , les pertes de lumière à travers l'atmosphère terrestre réduisent l'énergie maximale reçue au sol à environ au midi vrai« Dimensionnement d'un système connecté au réseau », Institut national de l'énergie solaire (INES). : de panneaux exposés en plein soleil reçoit (). Cette valeur est communément retenue pour les calculs et en laboratoire pour déterminer le rendement d'une cellule ou d'un panneau solaire, sous forme d'une source lumineuse artificielle de . Finalement, l'énergie qui arrive au sol dépend de la nébulosité, de l'inclinaison du soleil (et de l'épaisseur de l'atmosphère à traverser) et donc de l'heure de la journée.

Même sans nuage, le jour et selon la saison et la latitude, la production photovoltaïque non mobile varie en fonction de la position du soleil et n'est maximale que pendant un bref instant à midi en heure locale. Le « nombre d'heures d'équivalent plein soleil » (valeur qui concerne le producteur d'électricité photovoltaïque) est inférieur au nombre d'heures où le soleil a brillé (le nombre d'heures d'ensoleillement au sens de la météorologieCarte d'ensoleillement de la France, sur outilssolaires.com.) dans la journée. Par exemple, la ville de Rouen est située sur la ligne des d'ensoleillement par an, alors que le nombre d'heures d'équivalent plein soleil y est proche de . L'Institut national de l'énergie solaire (INES) note qu'il faut aussi tenir compte de l'albédo du sol ou de l'eau, c'est-à-dire de son pouvoir de réflexion de la lumière. Dans un environnement très réfléchissant (un paysage de neige, par exemple), la production augmente en profitant d'une petite partie de la lumière réfléchie, mais cette variable est difficile à quantifier et, de fait, incluse dans le nombre d'heures d'équivalent plein soleil.

L'ensoleillement d'un lieu est donné, entre autres, par le Système d'information géographique photovoltaïque fourni par la Communauté européenne.. Selon cet outil, à Liège on peut obtenir , à Hambourg 846, à Londres 869, à Colmar 920, à Rouen 931, à Munich 1000, à Arcachon , à Chamonix , à La Rochelle , à Agen , à Montélimar , à Perpignan , à Héraklion , à Madrid , à Cannes , à Séville , à Malte et à Faro (Portugal) , soit un facteur de charge annuel potentiel variant de 9 à 17 % selon les pays et régions.

Puissance unitaire

Les installations photovoltaïques étaient à l'origine de petite taille ( un panneau solaire pour alimenter une borne de secours sur autoroute, quelques panneaux solaires pour alimenter un refuge de haute montagne). C'est encore le cas des installations en toiture de maisons individuelles, qui dépassent rarement ( de modules).

Plus récemment, des installations beaucoup plus importantes sont apparues, depuis les centrales sur toiture de bâtiments commerciaux ou administratifs jusqu'aux centrales géantes de plusieurs centaines de mégawatts-crêtes : en France : centrale solaire photovoltaïque de Toul-Rosières (puissance-crête : ) ; aux États-Unis : centrale solaire d'Agua Caliente en Arizona (, extension prévue à ), projet de ferme solaire Topaz (), en construction ; en Inde : parc solaire de Charanka en construction au Gujarat ( en , prévus fin 2014) ; en Chine : parc solaire de Golmud de Huanghe Hydropower () dans la ville-district de Golmud, dans la province de Qinghai, commune qui regroupe de parcs solaires.

vignette|Centrale solaire sur la commune des Mées, dans les Alpes-de-Haute-Provence.

Une dépêche de l'Agence France-Presse du largement reprise par la presse étudie ce phénomène de gigantisme : En Chine, de plus de ont été inaugurés en 2013, selon BNEF, et le fabricant Trina Solar, le numéro deux mondial, a annoncé en 2014 un projet de dans la région peu peuplée du Xinjiang. Le solaire a gagné la confiance des investisseurs, dont Warren Buffett, qui a investi plusieurs milliards de dollars dans de grands projets américains. À raison d'un terrain de par mégawatt, un projet d'un nécessitait alors de couvrir la surface d'un cinquième de Paris intramuros. Le plus grand projet en chantier à cette date, l'Empire Valley Project aux États-Unis, doit en principe atteindre . Cependant, les projets géants de plus de ne devaient représenter qu'environ 15 % des quelque de panneaux solaires prévus pour 2014, selon IHSL'énergie solaire gagnée par le gigantisme, Libération (consulté le 12 janvier 2014)..

Ces centrales approchent les niveaux de puissance des grandes centrales thermiques, fossiles ou nucléaires, ces dernières dépassant les ; cependant, le facteur de charge des centrales photovoltaïques étant largement inférieur, leur production reste encore modeste : prévus pour la ferme solaire Topaz de , soit 23 % de facteur de charge dans une des zones les plus favorables de la planète, contre environ 80 % pour le nucléaire.

Facteur de charge