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Les cellules photovoltaïques, cœur des panneaux solaires
Le SoleilSoleil fournit chaque année suffisamment d'énergieénergie pour répondre plus de 7.500 fois aux besoins de la population mondiale. Progressivement, de nouvelles installations solaires voient le jour.
Le Soleil, une ressource inépuisable
De nombreux pays souhaitent réduire leurs émissionsémissions de gaz à effet de serre. Pour ce faire, ils ont décidé de développer diverses filières exploitant des énergies renouvelables.
Le photovoltaïque dans le monde, en Europe et en France
La filière du photovoltaïque est en pleine croissance depuis quelques années, ce qui s'est traduit par l'installation de dizaines de millions de panneaux solaires un peu partout dans le monde.
Histoire condensée du photovoltaïque
Le photovoltaïque fait parler de lui depuis seulement quelques années, même s'il a connu un premier essor dans l'industrie spatiale au milieu du XXe siècle. Les prémices de son histoire remontent pourtant à 1839.
Anatomie d’une cellule photovoltaïque
S'il est de plus en plus fréquent d'observer des panneaux solaires installés sur des toitstoits, leur anatomieanatomie interne reste bien souvent méconnue, comme leur principe de fonctionnement. Le cœur d'une installation solaire n'est autre qu'un ensemble de cellules photovoltaïques composées de matériaux semi-conducteurssemi-conducteurs. Découvrons en détail ce qui s'y passe.
Le silicium, star du photovoltaïque
En 2011, 87 % des installations photovoltaïques installées dans le monde comportaient du siliciumsilicium mono ou multi cristallin. Bien qu'étant l'élément chimiqueélément chimique le plus abondant sur Terre après l'oxygène, le silicium ne peut être trouvé à l'état pur.
Quand la cellule solaire au silicium prend vie
Les cellules au silicium cristallin affichent de beaux rendements, le record ayant atteint 27,6 % en laboratoire. Ces entités photovoltaïques, qu'elles soient monocristallines ou multicristallines, possèdent de nombreux avantages, mais aussi quelques inconvénients dommageables comme leur poids ou leur rigiditérigidité.
Plus minces, les cellules photovoltaïques de deuxième génération
Les cellules photovoltaïques de deuxième génération ont littéralement fait une cure d'amaigrissement. Elles ne font plus que quelques micromètresmicromètres d'épaisseur, ce qui les rend légères et surtout souples.
Une cellule solaire en silicium amorphe et souple : a-Si
Les termes photovoltaïque, mince et silicium ne sont pas incompatibles, bien au contraire. Les cellules au silicium amorpheamorphe en sont le plus bel exemple.
Les cellules au CdTe : minces, rentables... mais toxiques ?
Les cellules au tellurure de cadmiumcadmium (CdTe) affichent des rendements intéressants étant donné leurs caractéristiques, ce qui explique probablement leur succès actuel. Elles renferment pourtant des éléments rares...
CIGS : une cellule photovoltaïque sans élément toxique
Les cellules photovoltaïques au CIGS sont prometteuses. En effet, le mélange de cuivrecuivre, de galliumgallium, d'indiumindium et de séléniumsélénium est un très bon absorbant (ce qui se traduit par des rendements élevés), dépourvu de toxicitétoxicité pour l'environnement et la santé.
CZTS, une cellule solaire sans élément rare
Le cuivre, le zinczinc, l'étainétain, le soufresoufre et le sélénium forment ensemble un matériaumatériau semi-conducteur de choix, puisqu'il est fait d'éléments courants et non toxiques. Dommage que le rendement affiché par les cellules CZTS ne soit pas plus élevé...
Quand le plastique entre en jeu : la cellule solaire organique
Les cellules photovoltaïques de première et deuxième génération préalablement présentées manquent cruellement de couleurcouleur, puisque sans adaptation spécifique, seuls deux tons sont disponibles : gris et bleu. Grâce aux polymèrespolymères, les panneaux solaires peuvent désormais afficher de belles structures rouges, jaunes ou encore roses.
Les techniques photovoltaïques à venir
Certaines cellules photovoltaïques font de plus en plus parler d'elles, alors que d'autres restent méconnues, même si l'avenir pourrait leur sourire. Les technologies mises en jeu sont diverses et variées : concentration de la lumièrelumière solaire, imitation de la photosynthèse ou encore recours à des boîtes quantiques.
Les cellules photovoltaïques en chiffres
De nombreuses informations, chiffrées ou non, ont été fournies pour chaque cellule photovoltaïque, qu'elles soient de première, de deuxième ou de troisième génération. Les plus intéressantes d'entre elles ont été rassemblées sous la forme d'un tableau.
De l’usine de cellules photovoltaïques à l’installation sur un toit
Les panneaux solaires installés sur les toits, ou dans des centrales photovoltaïques, incorporent des dizaines de cellules qu'il faut particulièrement bien protéger. En effet, elles sont sensibles à de nombreux facteurs environnementaux, comme l'humidité ou la poussière.
Le recyclage des panneaux photovoltaïques
Nos objets électroniques ont tous une duréedurée de vie limitée. Les panneaux solaires aussi ! Au vu du nombre grandissant d'installations photovoltaïques construites chaque année dans le monde, des filières de recyclagerecyclage se sont mises en place, chacune avec sa propre méthode pour détruire les cellules et réemployer leurs matériaux.
Remerciements et autres liens sur le photovoltaïque
Futura-Sciences souhaite remercier le comité d'organisation des Journées nationales du photovoltaïque (JNPV), dont Jean-Luc Pelouard était le président en 2012, pour l'accueil fait à notre rédacteur. Nous tenons également à remercier chaleureusement Sébastien Delbos, de l'Institut de recherche et développement sur l'énergie photovoltaïqueénergie photovoltaïque (Irdep).
