Le laboratoire de mesure du Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE célèbre cette année ses quarante ans. Depuis 1986, son « CalLab » mesure les performances des cellules photovoltaïques et, depuis 1991, celles des modules. En quatre décennies, il a accompagné l’évolution spectaculaire des rendements solaires et confirmé pas moins de 152 records mondiaux.
Sur ces 152 performances record, 86 concernent des cellules photovoltaïques et 66 des modules, principalement à base de silicium. Le premier record identifié par le laboratoire remonte à 1992 : un mini-module en silicium, réalisé par Deutsche Aerospace Aktiengesellschaft avec des wafers Bayer, affichait alors un rendement de 16,4 %.
Quarante ans plus tard, l’écart est considérable. Le record le plus récent certifié par le CalLab concerne un module développé par AZUR SPACE, temicon et Fraunhofer ISE, qui atteint un rendement de 34,4 %, ce qui en fait actuellement le module photovoltaïque le plus efficace au monde.
Le silicium approche de ses limites physiques
L’évolution des performances traduit les progrès continus réalisés par l’industrie photovoltaïque. Les modules silicium de grande surface atteignent désormais des niveaux proches de leur limite physique. En 2025, le CalLab a notamment mesuré un module Longi affichant un rendement de 26,2 %, un record pour cette technologie.
Pour Martin Kaiser, responsable du CalLab PV Modules, cette progression illustre la transformation radicale du photovoltaïque : une performance de 16,4 %, qui constituait un record au début des années 1990, est aujourd’hui largement dépassée par les produits modernes.
Les 152 records recensés ont été identifiés à partir des différentes éditions des Solar Cell Efficiency Tables, publiées entre 1992 et 2026. Fraunhofer ISE propose également une représentation interactive permettant de filtrer ces performances selon la technologie, la surface des cellules ou leur architecture.
Les cellules tandem prennent le relais
Pour dépasser les limites théoriques du silicium, la recherche s’oriente désormais vers les architectures tandem et multijonctions, qui superposent plusieurs matériaux semi-conducteurs afin de mieux exploiter le spectre solaire.
Le CalLab mesure ainsi un nombre croissant de cellules tandem et multijonctions. Le record absolu reste détenu par une cellule quadruple jonction affichant 47,6 % de rendement, associant plusieurs matériaux III-V, dont GaInP, AlGaAs, GaInAsP et GaInAs. Cette performance avait été confirmée par Fraunhofer ISE en 2022.
Cette évolution impose également de développer de nouveaux outils de mesure. Fraunhofer ISE a notamment conçu ces dernières années des méthodes spécifiques pour caractériser les cellules et modules tandem pérovskite-silicium. Son CalLab PV Modules utilise désormais un simulateur solaire multispectral, capable d’éclairer séparément les différentes couches des cellules tandem pour reproduire au mieux les conditions du rayonnement solaire naturel.
La mesure indépendante, garante de la performance réelle
Au-delà de la course aux records, Fraunhofer ISE insiste sur le rôle stratégique joué par les laboratoires indépendants de calibration. Des mesures impartiales et reproductibles permettent de comparer objectivement les technologies et d’assurer une concurrence équitable entre fabricants.
Cette exigence devient d’autant plus importante que les écarts entre les puissances annoncées par les fabricants et celles mesurées indépendamment peuvent être significatifs. Une comparaison récente entre le CalLab de Fraunhofer ISE et l’institut allemand PTB a montré un écart moyen inférieur à 0,15 % par rapport à la valeur de référence, alors que la différence médiane entre les puissances annoncées par certains fabricants et celles mesurées par Fraunhofer atteignait environ 1,4 % en 2025.
Pour Andreas Bett, directeur du Fraunhofer ISE, ces laboratoires constituent ainsi une infrastructure essentielle pour l’ensemble de l’industrie photovoltaïque.
En quarante ans, le CalLab aura finalement été le témoin privilégié d’une spectaculaire progression technologique : du module silicium à 16,4 % de rendement au début des années 1990 au module multijonction à 34,4 % aujourd’hui, tandis que les cellules de laboratoire approchent désormais les 50 %. Une trajectoire qui montre que la course au rendement photovoltaïque est encore loin d’être terminée.
