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Panneaux photovoltaïques énergie solaire

Types de cellules photovoltaïques

Types de cellules photovoltaïques

Les cellules photovoltaïques sont responsables de la conversion du rayonnement solaire en énergie électrique sous forme de courant continu. Les cellules photoélectriques sont un élément indispensable pour ce type d'énergie renouvelable.

Il existe différents types de cellules photoélectriques en fonction de la nature et des caractéristiques des matériaux utilisés. Le type le plus commun est la cellule de silicium cristallin (Si). Ce matériau est découpé en feuilles très minces en forme de disque, monocristallin ou polycristallin, en fonction du procédé de fabrication du barreau de silicium.

La première cellule cristalline fabriquée dans le secteur industriel est celle en silicium monocristallin pur. Ces types de cellules solaires ont une bonne efficacité énergétique, mais ont un coût plus élevé que les autres types. Pour cette raison, leur niveau de mise en œuvre est actuellement modéré.

La série de cellules photovoltaïques connectées en série forme un panneau solaire. Dans ce cas, un panneau solaire photovoltaïque.

Cellules solaires monocristallines et polycristallines

Les cellules solaires monocristallines ont généralement une forme carrée, avec des coins arrondis. Autrefois, ils avaient une forme circulaire. Cela est dû au processus de croissance du cristal de silicium monocristallin de forme cylindrique.

Cellules photovoltaïques monocristallines et polycristallines

Dans le procédé de fabrication du silicium polycristallin, on laisse le silicium se solidifier lentement dans un moule rectangulaire et on obtient un solide rectangulaire avec de nombreux cristaux, ce qui donne naissance à des cellules polycristallines. Ces types de cellules ont une performance inférieure à celle des cellules monocristallines, mais ont actuellement une forte implantation car leur coût économique est inférieur à celui des cellules monocristallines.

Avec moins de mise en œuvre, on peut trouver sur le marché des panneaux photovoltaïques appelés "couches minces". Ceux-ci ne sont pas fabriqués avec des cellules individuelles, mais sous la forme de bandes continues dans lesquelles une fine couche de silicium amorphe (a-Si) de 1 ou 2 microns d'épaisseur est déposée sur un substrat approprié (verre ou résines synthétiques), panneau continu qui n'a pas besoin d'interconnexions intérieures.

Une caractéristique de ces cellules est que les photons qui ne se heurtent à aucun électron les traversent grâce à leur faible épaisseur, ce qui permet la conception de panneaux avec différentes couches se chevauchant et qui sont appelés tandem (deux couches) ou triple jonction (trois couches). .

Les cellules en silicium amorphe ont un rendement d'environ la moitié de celles des cellules cristallines et, par conséquent, d'autres types de semi-conducteurs, essentiellement en cuivre et en indium sélénur (CIS), commencent à être utilisés dans la fabrication de cellules à couche mince. ou tellure de cadmium (CdTe).

SiliciumEn tant que technologies innovantes dans la fabrication de cellules photovoltaïques, nous soulignerons les «cellules HIT» (Heterojunction with Intrinsic Thin Layer). Ce terme fait référence à une technique basée sur la superposition de couches semi-conductrices de "gap" différentes, telles que le silicium amorphe combiné à des cellules de silicium cristallin ou du cadmium tellure, etc.

Cela améliore l'efficacité énergétique des cellules solaires et élargit le spectre du rayonnement solaire utilisable, car chacun des semi-conducteurs est particulièrement sensible à certaines bandes du spectre électromagnétique.

Cellule solaire à couche mince

Une cellule à film solaire est une cellule solaire qui est fabriquée en déposant une ou plusieurs couches minces de matériau photovoltaïque sur un substrat. Ce type de cellule photovoltaïque est également appelé cellule photovoltaïque à film mince. La gamme d'épaisseurs de cette couche est très large et varie de quelques nanomètres à des dizaines de micromètres.

Beaucoup de matériaux photovoltaïques sont fabriqués avec différentes méthodes de dépôt sur une variété de substrats. Les cellules solaires en couches minces sont généralement classées selon le matériau photovoltaïque utilisé:

  • Cellules solaires à colorant (DSC) et autres cellules solaires organiques.
  • Cuivre et sélénium de cuivre indiens (CIS ou CIGS)
  • Tellurure de cadmium (CdTe)
  • Silicium amorphe (a-Si) et autre silicium en couche mince (TF-Si)

Systèmes de concentration solaire

Une autre des lignes d'innovation technologique développées ces dernières années est la technique dite de concentration solaire, qui permet d'améliorer l'utilisation des énergies renouvelables par mètre carré de panneau photovoltaïque.

Cette technologie repose sur la concentration du rayonnement solaire sur une petite surface (la cellule photovoltaïque) via un concentrateur optique. Par exemple, à travers une lentille de Fresnel (effet de loupe) ou un réflecteur, tel qu'un simple miroir avec lequel une augmentation significative du rayonnement solaire incident peut être obtenue et, par conséquent, une plus grande efficacité énergétique du système. Cette technique est également appelée four solaire.

Dans tous les cas, les systèmes de concentration ont l'inconvénient d'utiliser presque uniquement le rayonnement solaire direct. Par conséquent, avec les panneaux de concentration, il est essentiel d'utiliser des systèmes de surveillance précis.

Actuellement, le marché propose des panneaux photovoltaïques dotés de systèmes de concentrateurs de Fresnel ponctuels et d'autres concentrateurs à disques paraboliques intégrés dans le même panneau, ce qui peut augmenter le rayonnement incident dans la cellule jusqu'à 500 fois, augmentant ainsi considérablement la production. énergie par unité de surface cellulaire.

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Références

Dernier examen: 26 septembre 2019