Description
Les cellules photovoltaïques sont des dispositifs semi-conducteurs à semi-conducteurs qui convertissent la lumière solaire directement en électricité.
Habituellement en silicium (le deuxième élément le plus abondant dans la croûte terrestre obtenu à partir du sable) avec des traces d'autres éléments. Ils sont les premiers cousins des transistors, des diodes électroluminescentes (DEL) et d'autres dispositifs électroniques.
Le dispositif photovoltaïque (cellule solaire) est constitué de couches de matériaux semi-conducteurs ayant différentes propriétés électroniques. Dans une cellule de silicium cristallin solaire moyenne, la majorité de la cellule serait en silicium, avec seulement une petite quantité de bore pour lui donner un caractère positif. Ensuite, il est recouvert d’une fine couche de phosphore à l’avant de la cellule, avec une couche de verre non réfléchissante pour créer le caractère négatif. Cela crée finalement un champ électrique entre les deux couches, appelé jonction.
Les photons (particules de lumière) frappent la cellule solaire et certains sont absorbés dans la zone de la jonction, libérant les électrons du cristal de silicium. Si les photons contiennent suffisamment d'énergie, les électrons feront converger le champ électrique au niveau de la jonction et se déplaceront librement dans les atomes de silicium de la cellule, puis dans un circuit externe sous forme d'énergie. Lorsqu'ils se déplacent dans le circuit externe, ils libèrent leur énergie sous forme d'électricité vers l'un ou l'autre des systèmes «hors réseau», pour répondre à tous les besoins quotidiens de votre foyer. Ils rechargent les batteries pour les utiliser le soir. ou 'On Grid' qui peut être revendu à la compagnie d'électricité à un prix convenu.
Le processus photovoltaïque est un cycle entièrement autonome, sans pièces mobiles et sans matériaux consommés ni émis, et nécessitant un entretien régulier, c’est-à-dire tout en maintenant la poussière et les débris propre, dans de nombreux cas, il peut atteindre 80 à 90% d’efficacité pendant bien plus de 40 années.
Par une journée ensoleillée, un groupe de cellules solaires d’un mètre carré, exposé au soleil à midi, recevra environ 1 kilowatt (Kw) de puissance. Les cellules monocristallines de Solar Innova convertissent environ 20% de cette énergie en électricité, ce qui signifie qu'un mètre carré de cellules générera 200 watts en plein soleil.
Different solar cell technologies create varying conversion rates with amorphous silicon thin film creating around 6%-8%, cadmium telluride thin film 8%-10%, polycrystalline also referred to as multicrystalline silicon 12%-15% and monocrystalline 14%-19%. These efficiency rates are being pushed higher almost every year with new technologies and more efficient silicon’s.
Solar Innova ne produit que des cellules monocristallines et polycristallines. Les différences les plus significatives sont:
Monocristallin
Sont créés à partir d'un monocristal et sont coupés dans un bloc de cristal qui n'a grandi que dans une direction (un plan). Le monocristallin est plus difficile à fabriquer, ce qui en fait une option plus coûteuse et plus efficace que le multicristallin (cellules polycristallines).
Polycristallin (Multicristallin)
Sont créés à partir d’un cristal aux multiples facettes découpé dans un bloc de cristal formé dans plusieurs directions, ce qui les rend légèrement moins efficaces pour des cellules monocristallines de la même taille, ce qui signifie qu’elles ont une plus grande surface pour la même puissance de sortie.
Production
La technologie de production d’énergie solaire repose sur le silicium, un élément commun qui représente environ 25% de la croûte terrestre en masse.
Les cellules solaires sont produites à partir de matériaux silicium bruts selon un processus en plusieurs étapes. Tout d'abord, le sable de quartzite brut est traité pour produire du silicium de qualité métallurgique. Ce matériau est ensuite purifié en une charge d'alimentation en polysilicium de qualité semi-conductrice ou solaire. Les matières premières de silicium récupérables, qui comprennent les dessus et les queues de parties rejetées de lingots de silicium, de déchets de pot et de plaquettes de silicium brisées acquises auprès des industries des semi-conducteurs et de l'énergie solaire, peuvent également être utilisées comme matière première. L'utilisation de matières premières en silicium récupérables pour la fabrication de lingots peut entraîner une réduction du coût global des matières premières. Cependant, l'utilisation de matières premières en silicium recyclables augmente la difficulté de produire des lingots de qualité similaire à ceux fabriqués uniquement à partir de polysilicium.
Dans le procédé de fabrication solaire à base de silicium cristallin le plus largement utilisé, la matière première est fondue dans des fours à haute température, puis transformée en lingots selon un processus de cristallisation.
Les lingots sont coupés et tranchés pour produire des plaquettes qui forment la base d'une cellule solaire. Dans le processus de fabrication, des électrodes sont ajoutées dans la tranche pour la connectivité électrique. Les plaquettes sont ensuite nettoyées et traitées avant leur introduction dans le processus de fabrication.
Avec le traitement approprié, différentes couches sont créées qui produisent un champ électrique, qui sépare les charges positives et négatives dès que la lumière tombe sur les cellules solaires. Les charges restent disponibles pour une utilisation sur les deux pôles de la cellule solaire, comme dans le cas d'une batterie. Lorsque la lumière tombe sur du silicium de haute pureté, l'effet PV (photovoltaïque) provoque la libération d'électrons des atomes de silicium. Lorsque le silicium est transformé en une cellule solaire avec des électrodes de collecte, l'effet photovoltaïque génère un courant électrique.
Bref aperçu des principales étapes du processus de fabrication des cellules solaires: