Les différents types de cellules photovoltaïques

Comme on l'a vu, un panneau solaire est un assemblage de cellules photovoltaïques. ce sont ces cellules qui convertissent le rayonnement du soleil en électricité. Le panneau se contentant, lui, d'additionner les courants crées pour arriver à un niveau exploitable.
Il existe plusieurs types de cellules qui se différencient par les matériaux utilisés pour les construire. En dehors du prix, le choix d'un type de cellule n'a que peu de conséquences pour l'utilisateur, la principale différence sera la surface qui, à puissance égale, pourra varier du simple au double.

Cellules au silicium monocristallin
Les cellules au silicium monocristallin offrent le meilleur rendement parmi les panneaux solaires disponibles dans le commerce : entre 13 à 15%.
Il faudra donc moins de cellules pour atteindre la puissance désirée, mais comme le silicium monocristallin est aussi le plus cher, son seul avantage est finalement d'utiliser une surface réduite : il faut environ 7m² pour obtenir 1 kiloWatt-crète (kWc).

Cellules au silicium polycristallin (ou multicristallin)
Les modules utilisant des cellules au silicium polycristallin ont en général un rendement compris entre 12 et 14%. Il faut environ 8m² de cellules pour obtenir 1kWc. Ces cellules sont plus simples à fabriquer et moins chères que les cellules au silicium monocristallin.
Les cellules polycristallines sont reconnaissables aux formes irrégulières des cristaux qui apparaissent nettement à l’œil nu.
Différence entre des cellules au silicium monocristallin (gauche) et des cellules au silicium polycristallin (droite)

Cellules au silicium amorphe
Les cellules au silicium amorphe sont des cellules à couche mince, c'est-à-dire qu'elles sont fabriquées en déposant une fine couche de silicium sur un support (ou "substrat"), par exemple du verre. L'épaisseur de silicium utilisée est beaucoup plus faible que pour les cellules mono ou polycristallines qui sont réalisées à partir de tranches de silicium.
Ce type de cellule est donc moins cher et plus facile à fabriquer. Sa faible épaisseur permet, par exemple, de les utiliser pour créer des panneaux solaires souples.  Cependant ces cellules ont des rendements limité (de l'ordre de 5 à 7%, soit environ 15m² pour obtenir 1kWc) et sont donc réservées à des applications nécessitant peu de puissance.
Les cellules au silicium amorphes sont beaucoup utilisées pour l'alimentation de petits appareils solaires (montre, calculatrice...).

Cellules utilisant d'autres matériaux que le silicium
Ce sont également des cellules à couches minces, elles peuvent être fabriquées à partir de matériaux divers : diséléniure de cuivre et d'iridium (CIS), tellurure de cadmium (CdTe)...
Elles ont des rendements compris entre 7 et 11%.

On peut citer pour mémoire d'autres types de cellules à couches minces très rares dans le commerce ou encore au stade de la recherche :
  • Les cellules à l'arséniure de gallium utilisées essentiellement dans les applications spatiales
  • Les cellules multicouches, multijonctions, hybrides ou tandem qui superposent plusieurs couches minces afin d'exploiter différentes longueurs d'onde de la lumière et d'offrir des rendements plus élevés (dépassant parfois 40% en laboratoire)
  • Les cellules solaires organiques crées à partir de matériaux de synthèse, donc moins chères, mais qui offrent encore des rendements et une durée de vie trop faibles.

Vous avez encore des questions ? Quelque chose n'est pas clair ? Dites le dans les commentaires et faites progresser cet article.

5 commentaires :