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Quel est le matériau de base du panneau photovoltaïque ?

Le matériau de base des panneaux photovoltaïques est le silicium.

Il existe deux principaux types de panneaux photovoltaïques basés sur le silicium : les panneaux monocristallins et les panneaux polycristallins. Le silicium est choisi pour sa capacité à convertir la lumière solaire en électricité de manière efficace.

Le rôle d’un panneau photovoltaïque est de générer de l’électricité. Lorsque la lumière brille sur une cellule photovoltaïque (PV), également appelée cellule solaire, cette lumière peut être réfléchie, absorbée ou traverser la cellule. La cellule PV est composée d’un matériau semi-conducteur. Le terme «semi» signifie qu’il peut mieux conduire l’électricité qu’un isolant mais pas aussi bien qu’un conducteur comme un métal. Il existe plusieurs matériaux semi-conducteurs différents utilisés dans les cellules photovoltaïques.

Lorsque le semi-conducteur est exposé à la lumière, il absorbe l’énergie de la lumière et la transfère à des particules chargées négativement, les électrons. Cette énergie supplémentaire permet aux électrons de circuler à travers le matériau sous forme de courant électrique.

L’efficacité d’une cellule photovoltaïque est relative à la quantité d’énergie électrique sortant de la cellule par rapport à l’énergie de la lumière qui brille dessus.

Une propriété importante des semi-conducteurs PV est la bande interdite, qui indique les longueurs d’onde de lumière que le matériau peut absorber et convertir en énergie électrique. Si la bande interdite du semi-conducteur correspond aux longueurs d’onde de la lumière qui brille sur la cellule photovoltaïque, cette cellule peut utiliser efficacement toute l’énergie disponible.

Découvrez ci-dessous plus d’informations sur les matériaux semi-conducteurs les plus couramment utilisés pour les cellules PV et qui interviennent dans la fabrication des panneaux solaires photovoltaïques.

Le Silicium : Fondement des Panneaux Photovoltaïques

Au cœur de tout panneau photovoltaïque se trouve le silicium. Ce matériau semi-conducteur est choisi pour sa capacité unique à convertir la lumière solaire en électricité. Deux principaux types de panneaux photovoltaïques dominent le marché : les monocristallins et les polycristallins, tous deux fabriqués à partir de silicium. Le silicium est de loin le matériau semi-conducteur le plus couramment utilisé dans les cellules solaires, représentant environ 95% des modules vendus aujourd’hui. C’est également le deuxième matériau le plus abondant sur Terre (après l’oxygène) et le semi-conducteur le plus couramment utilisé dans les puces informatiques. Les cellules de silicium cristallin sont constituées d’atomes de silicium connectés les uns aux autres pour former un réseau cristallin. Ce réseau fournit une structure organisée qui rend la conversion de la lumière en électricité plus efficace.

Les cellules solaires en silicium offrent actuellement une combinaison de rendement élevé, de faible coût et de longue durée de vie. Les modules peu vent durer plus de 25 ans, produisant toujours plus de 80% de leur puissance d’origine après cette période.

Panneaux Monocristallins : Pureté et Efficacité

Les panneaux monocristallins sont fabriqués à partir de cellules de silicium monocristallin, caractérisées par une structure uniforme et une pureté élevée. Cette pureté permet une meilleure efficacité de conversion de la lumière solaire en électricité, ce qui en fait un choix populaire pour les installations où l’espace est limité.

Panneaux Polycristallins : Abordabilité et Durabilité

Les panneaux polycristallins sont constitués de cellules de silicium polycristallin fondu, ce qui les rend plus abordables à produire que leurs homologues monocristallins. Bien que légèrement moins efficaces en termes de conversion d’énergie, les panneaux polycristallins offrent une alternative rentable avec une durabilité élevée.

Photovoltaïque à couche mince

Une cellule solaire à couche mince est fabriquée en déposant une ou plusieurs couches minces de matériau PV sur un matériau de support tel que du verre, du plastique ou du métal. Il existe aujourd’hui sur le marché deux principaux types de semi-conducteurs PV à couche mince : le tellurure de cadmium (CdTe) et le diséléniure de cuivre-indium-gallium (CIGS). Les deux matériaux peuvent être déposés directement sur l’avant ou l’arrière de la surface du module.

Le CdTe est le deuxième matériau PV le plus courant après le silicium, et les cellules CdTe peuvent être fabriquées à l’aide de procédés de fabrication à faible coût. Bien que cela en fasse une alternative rentable, leur efficacité n’est toujours pas aussi élevée que celle du silicium. Les cellules CIGS ont des propriétés optimales pour un matériau PV et des rendements élevés en laboratoire, mais la complexité impliquée dans la combinaison de quatre éléments rend la transition du laboratoire à la fabrication plus difficile. Le CdTe et le CIGS nécessitent plus de protection que le silicium pour permettre un fonctionnement durable à l’extérieur.

Il existe encore bon nombre de cellules et techniques tels que les cellules solaires en pérovskite, les cellules PV organiques, les cellules solaires à points quantiques, les cellules solaires multifonctions ou encore la concentration PV. Depuis l’invention des panneaux photovoltaïques, les acteurs du marché ne cessent d’innover pour toujours plus d’efficacité.

Depuis la création des premiers panneaux photovoltaïques, l’industrie ne cesse d’explorer de nouvelles voies pour accroître l’efficacité et l’impact de cette technologie cruciale dans la transition énergétique.

Innovation et Évolution : Vers de Nouveaux Matériaux ?

Alors que le silicium domine actuellement l’industrie des panneaux photovoltaïques, la recherche se concentre sur de nouveaux matériaux prometteurs. Des matériaux tels que le pérovskite et le tellurure de cadmium sont à l’étude pour leur potentiel à améliorer l’efficacité et la durabilité des panneaux solaires.

Le silicium reste le matériau de base incontournable des panneaux photovoltaïques, alimentant notre transition vers une énergie propre et renouvelable. Alors que les technologies évoluent et que de nouveaux matériaux émergent, l’avenir des panneaux solaires s’annonce prometteur, offrant des solutions toujours plus efficaces et durables pour répondre à nos besoins énergétiques tout en préservant notre planète.