1-4 Types de cellules photovoltaïques :
Selon la nature des matériaux utilisés on distingue
trois classes : les cellules P.V inorganiques, les cellules P.V organiques et
les cellules P.V hybrides :
1-4-1 Les cellules photovoltaïques inorganiques :
Les cellules photovoltaïques inorganiques
représentent 99 % des ventes mondiales de panneaux solaires, la
technologie de cette filière est la plus avancée, pour preuve, la
faible différence entre le rendement théorique de 27 % et les
meilleurs modules de laboratoire d?un pied carré qui ont un rendement de
20,8 % ; ainsi le rendement du
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meilleur module commercial de grande taille (1 m ), est de 15,3
%.
A l'heure actuelle, les cellules photovoltaïques
présentant les meilleurs rendements de photoconversion reposent sur
l'utilisation de matériaux inorganiques. Il convient d'en distinguer
plusieurs types :
1-4-1-1 Cellules solaires à base de silicium
:
La filière silicium représente aujourd?hui
l?essentiel de la production mondiale de panneaux photovoltaïques. Le
silicium offre de nombreux avantages, c?est un matériau stable et non
toxique et il est aisé de modifier les propriétés
électriques du silicium en introduisant des atomes dopants tels que le
Bore (induisant un dopage de type P) ou le Phosphore (induisant un dopage de
type N). Cette filière est elle-même subdivisée en
plusieurs technologies distinctes de part la nature du silicium employé
et/ou sa méthode de fabrication :
· Les cellules au silicium monocristallin:
Ces cellules sont fabriquées à partir de
silicium monocristallin [un matériau dont les atomes sont
structurés de façon ordonnée], tel qu?il existe deux
méthodes de fabrication : La première méthode dite de
·Czochralski· est couramment employée dans l?industrie et
consiste en la croissance d?un monocristal de silicium sous forme
de lingot a partir d?un creuset de silicium fondu. La
deuxième méthode est la ·fusion de zone· elle donne
des puretés de matériau bien supérieures car elle est
conduite sous vide (pas de pollution par l?oxygène) et que le
procédé s?affranchit de la présence du creuset et donc des
impuretés métalliques qu?il est susceptible d?introduire dans le
monocristal [1]. Le principal avantage des cellules monocristallines est leur
haute efficacité, avec un rendement de l?ordre de 18% et une
durée de vie allant de 20 à 30 ans. Cette technologie souffre de
rendements médiocres lorsque la luminosité est faible, et de
coûts de production extrêmement élevés.
· Les cellules au silicium polycristallin
(multicristallin) :
Cette méthode est moins couteuse d?un point de vue
énergétique mais aussi financier : les cellules polycristallines
supportent mieux la présence d?impuretés que les cellules
monocristallines. On utilise donc généralement du silicium de
moindre pureté, moins onéreux mais aussi nécessitant moins
d?énergie. Le silicium multicristallin est souvent produit en jetant du
silicium fondu dans un creuset. En contrôlant la vitesse de
refroidissement on peut facilement contrôler la taille des cristaux
formés lors de la solidification. Le contrôle de la taille de ces
cristaux est primordial puisque les joints de grain ont un effet néfaste
sur les performances photovoltaïques [2]. Les cellules polycristallines
sont légèrement moins efficaces que les cellules monocristallines
(environ 12%), mais elles ont la même durée de vie,
c'est-à-dire de 20 à 30 ans. Leur rendement, tout comme celui des
modules monocristallins, diminue lorsque le rayonnement solaire est faible.
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