La fabrication des panneaux photovoltaïques en 3 points

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Fabrication des cellules photovoltaïques

Les panneaux photovoltaïques sont constitués de cellules photovoltaïques. Ces dernières permettent de capturer les électrons qui, une fois en mouvement, provoquent la création du courant électrique.

Les cellules photovoltaïques sont composées de silicium, un métal aux propriétés semi-conductrices. La première étape de leur fabrication est l’extraction du quartz, minerai riche en silicium. Il est purifié dans le but d’obtenir un silicium à la pureté maximum. Le silicium produit peut être sous forme polycristalline ou monocristalline.

Ensuite, le silicium est fondu pour être recristallisé.

Dans le cas du silicium monocristallin, la solidification se fait en un cristal unique. Pour le silicium polycristallin, le métal est coulé en forme de blocs avant d’être découpé en morceaux. La découpe se fait en tranches très fines. Ces dernières sont appelées « wafers ».

Remarque :

La structure cristalline du silicium influe sur les propriétés des cellules photovoltaïques, ainsi que sur leur utilisation.

• Le silicium monocristallin est un unique cristal homogène. La disposition de ses atomes est régulière et uniforme, permettant une meilleure circulation des électrons. Les cellules en silicium monocristallin permettent un rendement énergétique plus élevé, compris entre 22 et 25 %. Relativement coûteuses à produire à cause de méthodes de fabrication complexes, elles sont surtout utilisées lorsque l’espace disponible est limité (ex. : toits résidentiels).

• Le silicium polycristallin se compose de nombreux petits cristaux. Cette structure hétérogène crée des imperfections pouvant entraver le flux des électrons. Les cellules en silicium polycristallin ont un rendement compris entre 15 et 20 %, mais sont moins coûteuses à produire. C’est la raison pour laquelle elles sont le plus souvent utilisées pour des installations à grande échelle comme les projets solaires commerciaux ou encore industriels.

En fin de compte, le choix des cellules photovoltaïques dépend de son application. Pour des projets nécessitant un haut rendement, le silicium monocristallin est à prioriser. Le contraire sera pour les projets où un rendement élevé n’est pas forcément très utile.

Dopage

Le silicium des panneaux photovoltaïques doit être dopé avec d’autres éléments dans le but de modifier ses propriétés électriques. Il est ici question de bore ou de phosphore. Ce dopage d’impuretés permet de créer la jonction p-n sine qua none au bon fonctionnement des cellules photovoltaïques.

• Le phosphore est le dopant de type n. Cette opération consiste à doper un semi-conducteur classique avec un semi-conducteur qui possède plus d’électrons. Grâce à ce dopage, la cellule aura une conductivité plus efficace grâce au déplacement de l’électricité par ces électrons. 

• Le bore est le dopant de type p.  Cette opération consiste à doter un semi-conducteur d’un élément qui possède moins d’électrons.

C'est ce "déséquilibre" qui va créer un déplacement des électrons, autrement-dit, induire l'électricité.

Assemblage et encapsulation

Une fois les cellules photovoltaïques fabriquées, elles sont assemblées de manière à former des modules photovoltaïques. Ces dernières sont ensuite reliées par diverses connexions électriques, ce qui facilite grandement la conduction du courant électrique. Elles doivent également être connectées à un onduleur qui convertit le courant continu (DC) en courant alternatif (AC) utilisable par le réseau domestique.

Les modules formés sont enfermés entre une couche protectrice, et une couche arrière en plastique en résine, assurant la longévité du panneau. C’est l’encapsulation. Il s’agit d’une étape capitale dont le but est d’assurer au maximum la protection des cellules photovoltaïques contre les intempéries.

Sources :

https://www.photovoltaique.info/fr/

https://www.otovo.fr/blog/le-solaire-et-vous/fabrication-panneau-solaire/#:~:text=Comme%20leur%20nom%20l'indique,plus%20rapide%20et%20plus%20%C3%A9conomique.

https://mypower.engie.fr/conseils/panneaux-solaires/caracteristiques-panneaux-solaires/comment-sont-fabriques-les-panneaux-solaires-tout-savoir.html