Energie solaire



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EN SAVOIR PLUS - Le photovoltaïque silicium
En 2012, plus de 85% des modules vendus dans le monde étaient à base de silicium cristallin. Second élément le plus abondant de la croûte terrestre après l’oxygène, le silicium est essentiellement extrait de la silice des sables et des silicates des roches. Purifié à un taux qui peut atteindre 99,99999999%, le silicium est ensuite cristallisé en blocs cylindriques (silicium monocristallin) ou cubiques (silicium multicristallin) de plusieurs centaines de kilos, puis découpés en lingots et enfin en plaquettes de 180-200 micromètres d'épaisseur. Complexe, ce processus de fabrication nécessite de très hautes températures (autour de 1500°C), ce qui conduit à des temps de retour énergétique de ces cellules de 2 à 3 ans entre le sud et le nord de la France métropolitaine. Afin de consommer moins de matière et d'énergie, de nombreuses recherches sont actuellement menées dans les laboratoires académiques et industriels : réalisation de très gros lingots (> 600Kg) de forme cubique en utilisant des germes de silicium monocristallin et en contrôlant la température de fusion et de refroidissement ; tirage de rubans de 60 à 100 micromètres d'épaisseur à partir de bains de silicium liquide évitant les pertes liées à la découpe des lingots ; fabrication de plaquettes de silicium à partir de poudres de silicium condensées et mises en forme… D'autres projets se penchent sur l’architecture même de la cellule photovoltaïque : réalisation des contacts électriques sur la seule face arrière supprimant l'ombrage dus aux métallisations sur la face avant recevant le rayonnement ; fabrication de cellules bifaciales ou les grilles sur les deux faces de la cellule permettent de collecter plus de charges ; dépôt sur la face avant d'une couche de silicium amorphe hydrogéné... L'objectif est alors d’approcher le rendement théorique maximum d'environ 30% des cellules en silicium cristallin. L’utilisation de nanoparticules de silicium et de réseaux photoniques sont aussi des pistes étudiées par les chercheurs : elles pourraient permettre de convertir plus efficacement certains photons ou de confiner le maximum de ces ''particules de lumière'' à l’intérieur de la cellule.

 

CNRS    sagascience