Différences entre versions de « Quelle sont les différentes générations technologiques des cellules photovoltaïques ? »
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| − | + | Les cellules de première génération sont basées sur une seule jonction P-N et utilisent généralement le silicium sous forme cristalline comme matériau semi-conducteur. Le silicium est fondu puis refroidi afin d’obtenir un cristal qui sera découpé en fines tranches (les wafers) pour obtenir la cellule photovoltaïque. Cette méthode de production est très énergivore et donc très chère. Elle nécessite par ailleurs un silicium de grande pureté. On différencie les cellules en silicium monocristallin et en silicium polycristallin. | |
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| + | Dans le cas de couches minces, la couche de semi-conducteur est directement déposée sur un substrat (ex : verre, plastique,…). La production de ce type de cellules st moins couteuse que celle de 1ère génération puisqu’elles consomment moins de matériaux semi-conducteur et ne nécessite pas de passer par l’étape de transformation en « wafers ». | ||
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| + | Ces cellules possèdent divers avantages et inconvénients : | ||
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| + | - Certains éléments très polluants lors de la fabrication (cadnium) | ||
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| + | - Performance diminuant dans le temps | ||
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| + | - Rendement moindre que les cellules de 1ère génération | ||
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| + | Notons que le disélénium de cuivre qui est au stade de la production industrielle et offre un rendement de 10 à 12% pour les modules commerciaux ne présente pas les problèmes de toxicité du cadnium. Les réductions de coût attendus à moyen terme pour cette technologie sont donc très promoteurs. | ||
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| + | Les cellules de 3ème génération | ||
| + | La troisième génération vise à passer la limite maximale de rendement des cellules actuelles, qui est d’environ 30%. Plusieurs concepts sont envisagés pour atteindre cet objectif : | ||
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| + | Superposition de multiples cellules (utilisant des bandes d’énergie différentes) | ||
| + | Cellules à concentration | ||
| + | Utilisation de photons à basse énergie qui ne sont habituellement pas abordé par la cellule | ||
| + | Cellules à électrons chauds produisant plus de pairs d’électron/trou pour des énergies supérieures à la bande d’énergie | ||
| + | Conversion des photons pour ajuster le spectre de la lumière solaire aux caractéristiques du semi-conducteur | ||
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Version actuelle datée du 10 janvier 2019 à 15:59
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Questions possibles
Eléments de réponse
- Les cellules de 1ère génération
Les cellules de première génération sont basées sur une seule jonction P-N et utilisent généralement le silicium sous forme cristalline comme matériau semi-conducteur. Le silicium est fondu puis refroidi afin d’obtenir un cristal qui sera découpé en fines tranches (les wafers) pour obtenir la cellule photovoltaïque. Cette méthode de production est très énergivore et donc très chère. Elle nécessite par ailleurs un silicium de grande pureté. On différencie les cellules en silicium monocristallin et en silicium polycristallin.
Les cellules en silicium monocritallin :
+ Très bon rendement
+ Sensibilité accrue aux rayonnements directs
- Coût élevé
Les cellules en silicium polycristallin :
+ Bon rendement (moins bon que les cellules monocristallines)
+ Coût moins élevé que pour les cellules monocristallines
+ Sensibilité accrue aux rayonnements directs
- Forte sensibilité à la température
Les cellules de 2ème génération
Les couches minces constituent la seconde génération de technologie photovoltaïque. Dans cette génération, on distingue le silicium amorphe (a-Si), le disélénium de cuivre indium (CIS), le tellure de cadnium (cdTE), entre autres,…
Dans le cas de couches minces, la couche de semi-conducteur est directement déposée sur un substrat (ex : verre, plastique,…). La production de ce type de cellules st moins couteuse que celle de 1ère génération puisqu’elles consomment moins de matériaux semi-conducteur et ne nécessite pas de passer par l’étape de transformation en « wafers ».
Ces cellules possèdent divers avantages et inconvénients :
+ Sensibilité accrue aux rayonnements diffus
+ Moins sensible à l’ombrage dû à la forme longitudinale des cellules
+ Moins de matériau de base pour la fabrication
+ Moins sensible aux fortes températures
+ permet la fabrication de panneaux souples et flexibles
- Certains éléments très polluants lors de la fabrication (cadnium)
- Performance diminuant dans le temps
- Rendement moindre que les cellules de 1ère génération
Notons que le disélénium de cuivre qui est au stade de la production industrielle et offre un rendement de 10 à 12% pour les modules commerciaux ne présente pas les problèmes de toxicité du cadnium. Les réductions de coût attendus à moyen terme pour cette technologie sont donc très promoteurs.
Les cellules de 3ème génération La troisième génération vise à passer la limite maximale de rendement des cellules actuelles, qui est d’environ 30%. Plusieurs concepts sont envisagés pour atteindre cet objectif :
Superposition de multiples cellules (utilisant des bandes d’énergie différentes) Cellules à concentration Utilisation de photons à basse énergie qui ne sont habituellement pas abordé par la cellule Cellules à électrons chauds produisant plus de pairs d’électron/trou pour des énergies supérieures à la bande d’énergie Conversion des photons pour ajuster le spectre de la lumière solaire aux caractéristiques du semi-conducteur
Concepts ou notions associés
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Pour citer cette page: (sont les différentes générations technologiques des cellules photovoltaïques ?)
ABROUGUI, M & al, 2019. Quelle sont les différentes générations technologiques des cellules photovoltaïques ?. In Didaquest [en ligne]. <http:www.didaquest.org/wiki/Quelle_sont_les_diff%C3%A9rentes_g%C3%A9n%C3%A9rations_technologiques_des_cellules_photovolta%C3%AFques_%3F>, consulté le 29, mai, 2024
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