Une cellule solaire est un appareil qui convertit l’énergie de la lumière en énergie électrique. C’est ce qu’on appelle l’effet photovoltaïque. Les cellules solaires sont généralement disposées en réseaux pour former des panneaux solaires. Ils sont le composant principal des modules PV : leur valeur représente environ 70 % du panneau.
Figure 1 – Fabrication d’une cellule solaire (source : PV Magazine）
Le silicium est le matériau le plus couramment utilisé pour fabriquer des cellules solaires : 90 % des cellules photovoltaïques vendues dans le monde sont fabriquées à partir de ce matériau. Premièrement, c’est la deuxième substance la plus abondante sur Terre (après l’oxygène). En outre, les cellules solaires à base de silicium ont un rendement élevé combiné à des coûts bon marché et à une longue durée de vie.
The ratio of electricity generated by the solar cell to the energy it received is called cell efficiency. It shows how well the cell converts light energy to electrical power. The quality of the light and attributes of the cells will impact this ratio.
Le rapport entre l’électricité produite par la cellule solaire et l’énergie qu’elle reçoit est appelé efficacité de la cellule. Cela montre à quel point la cellule convertit l’énergie lumineuse en énergie électrique. La qualité de la lumière et les attributs des cellules auront un impact sur ce ratio.
Quelles sont les principales technologies de celules ?
PERC
A l’origine, la technologie PERC est issue de la modification des cellules solaires conventionnelles. Une couche supplémentaire a été ajoutée aux cellules solaires traditionnelles pour leur permettre de capter plus de lumière solaire, produisant ainsi plus d’énergie.
C’est la principale technologie utilisée sur le marché. Son prix bas et sa flexibilité dans les tranches plus grandes ont permis une expansion à grande échelle de la capacité de production des cellules PERC. Elle bénéficie toujours d’une chaîne d’approvisionnement solide et d’une grande quantité d’équipements de production compatibles.
Mais l’efficacité des cellules PERC a atteint ses limites. Après une amélioration annuelle de 0,5% ces dernières années, elle ralentit désormais. Pour atteindre de nouveaux niveaux d’efficacité, le marché devra se tourner vers de nouvelles technologies.
TOPCon
La technologie TOPCon a été introduite pour la première fois en 2013 mais est utilisée par les fabricants depuis 2019. Pour avoir une cellule TOPCon, une couche d’oxyde tunnel est combinée avec des cellules solaires PERC. Cela signifie que l’équipement des cellules et modules PERC peut être facilement adapté à la production de cellules et modules TOPCon.
Elles bénéficient d’une efficacité et d’un taux de bifacialité plus élevés que les cellules PERC.
Hétérojonction (HJT)
La technologie à hétérojonction combine les avantages des propriétés d’absorption et de passivation en couche mince du silicium amorphe. Deux fines couches de silicium amorphe sont appliquées des deux côtés d’une plaquette de silicium de type n pour créer les cellules HJT.
La technologie à hétérojonction détient toujours le record d’efficacité des cellules solaires au silicium à 26,63 %, grâce à une combinaison de HJT et IBC. De plus, ils ont un coefficient de température plus faible et le taux de bifacialité le plus élevé de tous les types de cellules.
Les cellules à hétérojonction nécessitent moins d’étapes de production que PERC et TOPCon, mais elles nécessitent toutes de nouvelles lignes, ce qui nécessite un coût d’investissement élevé. Ils ont également une utilisation plus élevée de l’argent. De nouvelles alternatives sont encore en phase de recherche.
Cellules tandem (Cellules photovoltaïques de 3ème génération)
Toutes les technologies précédentes atteindront leurs limites pratiques d’efficacité dans un court laps de temps. C’est pourquoi l’industrie travaille déjà sur la prochaine génération de cellules, qui seront fabriquées avec plusieurs matériaux pour produire de l’énergie à partir d’un spectre lumineux plus large.
La cellule tandem C-Si/Perovskite est la technologie la plus prometteuse. L’efficacité potentielle pourrait aller au-delà de 35 %.
