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Silicium monocristallin


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Silicium monocristallin, polycristallin ou amorphe, nouvelles couches minces… différentes technologies photovoltaïques sont disponibles sur le marché.


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Silicium monocristallin, polycristallin ou amorphe, nouvelles couches minces… différentes technologies photovoltaïques sont disponibles sur le marché.


Il existe deux familles technologiques de modules photovoltaïques. La première est la famille du silicium cristallin. Développée dès les années 60, elle représente encore 80% des volumes de panneaux produits dans le monde. Le process de fabrication consiste à fondre des lingots de silicium puis des les refroidir, lentement pour conserver un cristal homogène (monocristallin), ou rapidement, ce qui entraîne la formation de multiples cristaux (polycristallin). Ces lingots sont ensuite découpés en cellules photovoltaïques, d’une épaisseur d’environ 200microns. Ces cellules sont rigides. L’aspect « mosaïque » du polycristallin tend à disparaître avec la généralisation des traitements par texturisation, qui permettent d’améliorer le rendement.  La deuxième famille, appelée « 2G » par analogie à la téléphonie mobile, est celle des couches minces. Leur fabrication consiste en la dépose sous-vide de matériaux d’une épaisseur de quelques microns, ce qui explique le faible coût de production et la flexibilité de ces cellules. La principale technologie de couches minces est celle du tellurure de cadmium (CdTe), brevetée par le fabricant américain First Solar. Elle permet de fabriquer des modules à très faible coût, mais le recyclage doit être prévu dès le financement initial de la centrale. D’autres types de couches minces existent : silicium amorphe, alliages de Cuivre-Indium-Sélénium (CIS), parfois avec du gallium…(CIGS)…  Le principal avantage des couches minces est leur coût de production faible, mais leur rendement surfacique est limité à environ 30% de celui du silicium monocristallin, le plus puissant.


Silicium : monocristallin, polycristallin ou amorphe…un matériaux exceptionnel


Le matériau de base des 90% cellules photovoltaïques fabriquées dans le monde est le silicium. Monocristallin, polycristallin, amorphe… il existe trois façons de le produire pour l’industrie solaire. Il s’agit d’un matériau présent en très grande quantité sur notre planète, puisqu’il représente pas moins de 25% de la masse de la croûte terrestre. Il n’y a donc aucun risque de pénurie de matière première, contrairement au tellure par exemple. Il est vrai cependant que conjoncturellement, ce sont parfois les usines qui fabriquent le silicium solaire qui sont insuffisantes pour répondre à la demande. Le silicium ne se retrouve pas tel quel dans nos produits de tous les jours, mais sous forme de composés : silice, silicate ou encore dioxyde de silicium. On le retrouve par exemple dans le verre, fabriqué à partir du sable. Ses propriétés de semi-conducteur en font un matériau de choix pour les composants électroniques, qui nécessitent néanmoins un silicium d’une extrême pureté, donc cher à produire.  Aujourd’hui, le silicium entre dans la composition de la grande majorité des panneaux solaires photovoltaïques. On en distingue trois sortes : le monocristallin, le polycristallin, et l’amorphe. Les deux premiers représentent encore près de 80% du marché mondial, 50 ans après avoir assuré les débuts du photovoltaïque.


Après le silicium monocristallin, polycristallin et les couches minces, les cellules organiques ?

Le silicium monocristallin a ouvert la voie à de nouveaux matériaux, toujours plus performants. Si la technologie en couches minces présente un bon potentiel, elles auront une nouvelle concurrence dans quelques années avec l’arrivée des cellules organiques, c’est-à-dire des matériaux composés de molécules comprenant au moins un atome de carbone et un atome d’hydrogène. Aujourd’hui, beaucoup pensent que le coût du silicium peut encore être divisé par trois. Le coût des cellules organiques permettra une réduction supplémentaire de coût de 50%… Ces matériaux permettront alors d’atteindre la parité réseau dans la plupart des zones dans le monde.

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