Cellule photovoltaïque

Auteur: Leandro Alegsa

09-05-2021

Les cellules solaires ont de nombreuses applications. Elles sont utilisées depuis longtemps dans des situations où l'énergie électrique du réseau n'est pas disponible, comme dans les systèmes d'alimentation des régions éloignées, les satellites en orbite terrestre et les sondes spatiales, les systèmes grand public, par exemple les calculatrices portables ou les montres-bracelets, les radiotéléphones à distance et les applications de pompage de l'eau. Plus récemment, ils commencent à être utilisés dans des assemblages de modules solaires connectés au réseau électrique par un onduleur, souvent en combinaison avec le comptage net.

Les cellules solaires sont considérées comme l'une des technologies clés pour un approvisionnement énergétique durable.

Trois générations de développement

Première

La première génération de photovoltaïque consiste en une diode à jonction p-n monocouche de grande surface, capable de produire de l'énergie électrique utilisable à partir de sources lumineuses de la longueur d'onde du soleil. Ces cellules sont généralement fabriquées à partir d'une plaquette de silicium. Les cellules photovoltaïques de première génération (également connues sous le nom de cellules solaires à base de plaquettes de silicium) sont la technologie dominante dans la production commerciale de cellules solaires, représentant plus de 86% du marché des cellules solaires.

Deuxième

La deuxième génération de matériaux photovoltaïques est basée sur l'utilisation de dépôts de semi-conducteurs en couches minces. Ces dispositifs ont été initialement conçus pour être des cellules photovoltaïques à haut rendement et à jonctions multiples. Par la suite, on a constaté l'avantage d'utiliser une couche mince de matériau, ce qui a permis de réduire la masse de matériau nécessaire à la conception des cellules. Cela a contribué à la prévision d'une réduction considérable du coût des cellules solaires à couche mince. Actuellement (2007), différentes technologies/matériaux semi-conducteurs sont à l'étude ou en production de masse, tels que le silicium amorphe, le silicium polycristallin, le silicium microcristallin, le tellurure de cadmium, le séléniure/sulfure de cuivre et d'indium. En règle générale, les rendements des cellules solaires à couche mince sont inférieurs à ceux des cellules solaires en silicium (à base de plaquettes), mais les coûts de fabrication sont également inférieurs, de sorte qu'un prix plus bas en termes de $/watt de production électrique peut être obtenu. Un autre avantage de la masse réduite est qu'elle nécessite moins de support lors de la pose des panneaux sur les toits et qu'elle permet de poser les panneaux sur des matériaux légers ou des matériaux souples, voire des textiles. Cela permet d'utiliser des panneaux solaires enroulables portables, qui peuvent tenir dans un sac à dos et être utilisés pour alimenter des téléphones portables ou des ordinateurs portables dans des régions éloignées.

Troisième

Les photovoltaïques de troisième génération sont très différents des deux autres, définis de manière générale comme des dispositifs à semi-conducteurs qui ne reposent pas sur une jonction p-n traditionnelle pour séparer les porteurs de charge photogénérés. Ces nouveaux dispositifs comprennent les cellules photoélectrochimiques, les cellules solaires à polymère et les cellules solaires à nanocristal.

Parmi les entreprises qui travaillent sur la troisième génération de photovoltaïque, citons Xsunx, Konarka Technologies, Inc. Nanosolar et Nanosys. Des recherches sont également menées dans ce domaine par le National Renewable Energy Laboratory des États-Unis (http://www.nrel.gov/).