Article publié le 26/06/2017
Une cellule photovoltaïque est un composant électronique qui, lorsqu’il est exposé au spectre du soleil génère une tension électrique. Ces matériaux sont utilisés dans la fabrication des panneaux solaires. En effet, la cellule photovoltaïque est composée d’un matériau semi-conducteur qui absorbe l’énergie lumineuse et la transforme directement en courant électrique. Ce sont les cellules voltaïques qui convertissent le rayonnement du soleil en électricité. Ainsi, pour avoir le meilleur des rayonnements solaire, il faut bien choisir le type de cellules voltaïques dans son panneau solaire.
Il existe plusieurs types de cellules voltaïques. Pour la composition des panneaux solaires, il est possible de faire le choix entre plusieurs types de cellules voltaïques : au silicium monocristallin, au silicium polycristallin, au silicium amorphe ou encore au CTDe. Par ailleurs, le choix des cellules se pose également sur la durabilité et le prix des cellules. Le choix peut par ailleurs varier en fonction de l’ensoleillement du projet, de sa situation géographique ou tout simplement de son orientation. Toutefois, pour connaitre le type de panneaux photovoltaïques le plus adapté à votre logement, il est recommandé de faire appel à un professionnel.
Les cellules photovoltaïques monocristallines sont les photopiles de la première génération. Elles sont élaborées à partir d'un bloc de silicium cristallisé en un seul cristal. Les cellules en silicium monocristallin ont une couleur bleue uniforme. Ces photopiles sont fabriquées à partir de silicium fondu qui se solidifie. Lorsqu'il refroidit, il ne forme qu'un seul cristal découpé en fines tranches. Lors de cette étape, le silicium fondu se solidifie et forme un seul cristal de grande dimension. On découpe ensuite le cristal en fines portions qui donneront les cellules. Ces dernières sont en général d'un bleu uniforme et affichent un bon rendement. Avec cette technologie, la production des panneaux solaires est optimale. En effet, les cellules monocristallines offrent le meilleur rendement (jusqu’à 20 %) et une bonne durée de vie (jusqu’à 30 ans).
Le coût de production est quand même assez conséquent. Il est important de noter que les cellules solaires monocristallines ont généralement une forme carrée avec des coins arrondis. En effet, le processus de croissance des cristaux de silicium monocristallin se fait de manière cylindrique. La conception des cellules reste identique à celle des panneaux solaires polycristallines. Il convient toutefois de noter que le nombre de cellules diffère par panneaux. Par exemple, les panneaux solaires multi cristallins peuvent être composés de 60 cellules. Dans la majorité des cas, ils sont destinés aux installations à usage commercial.
Les cellules en silicium polycristallin sont de couleur bleue avec des motifs sur les cristaux. Elles sont formées à partir de silicium refroidi mais qui, au lieu de ne former qu'un seul bloc, se transforme en une multitude de cristaux. Avec cette technologie, le rendement est excellent et le coût moins élevé. Dans le procédé de fabrication de silicium polycristallin, le silicium se solidifie lentement dans un moule rectangulaire. Par la suite, un solide rectangulaire est obtenu avec de nombreux cristaux appelés cellules polycristallines. Ces cellules sont plus petites que la performance monocristalline. Mais actuellement, elles ont une forte présencecar elles ont un coût économique inférieur monocristallin. Lorsque le silicium fondu refroidi, il est observé la formation de cristaux de tailles et de formes différentes.
Les cellules photovoltaïques issues de cette technologie ne sont alors pas uniformes et sont de couleur bleu foncé. À la production, ce genre de produit est beaucoup plus rentable. Les panneaux ont également une bonne durée de vie jusqu’à 30 ans. Par ailleurs, ces panneaux solaires sont dotés d’une bonne flexibilité d’irradiation qui donne un rendement correct, même par temps nuageux. En termes d’efficience et d’efficacité, ils représentent une bonne alternative écologique pour le bien de la planète.
Il s'agit de cellules en silicium souples et robustes permettant une pose sur des surfaces et des toitures courbes. Cette possibilité donne une couverture à 100%. Leur rendement de conversion est de l'ordre de 10%. C’est certes beaucoup moins élevé par rapport aux cristallines. Cependant, leur utilisation est sollicitée là où le besoin en électricité est minime. Il faut compter beaucoup plus de surface pour obtenir la même puissance que celle dégagée par les cristallines. Néanmoins, les avantages sont leur résistance aux températures élevées et leur fonctionnement avec un éclairage faible. Leur poids relativement léger ne nécessite pas de test de stabilité.
Les cellules photovoltaïques amorphes sont fabriquées avec un gaz de silicium. Ce gaz peut être ensuite injecté sur différents supports comme des plaques de verre, du plastique souple ou encore du métal, via un procédé de vaporisation sous vide. Les cellules sont de couleur grise foncée. Cette catégorie de cellules photovoltaïques est d’un type de cellule bon marché. Les fabricants de petits appareils électroniques l’utilisent pour mettre dans les objets du quotidien fonctionnant à l’énergie solaire. Il peut s’agir par exemple de calculatrice ou encore de montre solaire. Cette technologie est pratique, car elle ne requiert pas beaucoup d’ensoleillement. Par contre, il faut noter que le rendement de cette cellule est faible. Il est de l’ordre des 7 à 8 %. La durée de vie de ces panneaux reste aussi très limitée. Leur utilisateur aura au maximum une dizaine d’années avec une utilisation optimisée du produit.
Ce type de cellules photovoltaïques n’est pas fabriqué à partir de silicium. Son composant de base est le tellurure de cadmium. Une couche d’absorption faite avec cette dernière est placée sur un support de verre puis couverte par une autre plaque de verre qui vient sceller hermétiquement le panneau. Le CdTe est une technologie qui permet d’augmenter le rendement des panneaux solaires, tout en diminuant leur coût, grâce à une meilleure capacité d’absorption de la lumière et à un coefficient thermique bas. Le principal inconvénient réside dans la toxicité des produits utilisés à la fabrication de ce type de panneaux solaires. Il est important de noter que les cellules sans silicium en couche mince CIS représentent l'avenir des panneaux photovoltaïques.
Les matières premières utilisées pour la fabrication de ces cellules, le cuivre-indium-sélénium, sont plus faciles à se procurer que le silicium. Leur production reste aussi plus écologique que ce dernier. De plus, leur efficacité est plus importante. C'est pourquoi il y a de fortes chances que la grande majorité des panneaux photovoltaïques du futur soient fabriqués à base de cellules sans silicium en couche mince. D’ailleurs beaucoup d’entreprises de ce secteur se penchent déjà sur des modèles expérimentaux qui sont très avancés et qui pourront sortir en série dans les années voire les mois à venir.
Dans tous les cas, les cellules photovoltaïques, qu’elles soient monocristallines ou polycristallines, offrent un rendement distinct. Il appartient aux acheteurs de bien choisir leurs modèles. La règle à retenir est que plus les cellules photovoltaïques sont puissantes, plus l’installation coûte chère. Toutefois, plus les cellules photovoltaïques sont puissantes, plus il y a une production rapide d’électricité. Pour choisir la bonne puissance, il faut donc s’attacher aux besoins réels d’énergie nécessaire, du moins jusqu’à ce qu’un équilibre réel puisse s’installer en termes de coût et de puissance.
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