Différents types de cellules

L'évolution a permis de développer une grande diversité de technologies pour les cellules solaires. On distingue des cellules solairs cristallines et en couches fines.

 

Pour la production de cellules monocristallines on utilise un matériau semi-conducteur très pur. De grandes colonnes monocristallines sont tirées d’un silicium de grande pureté et ensuite sciées en fines plaques. Ce mode de production garantit un rendement performant.
La production de cellules polycristallines est moins onéreuse. Pour leur élaboration, du silicium liquide est coulé dans de grands blocs, qui sont ensuite sciés en plaques. A la solidification, des structures de cristal de différentes grandeurs se forment, avec des défauts dans les bords. Ceux-ci réduisent quelque peu le rendement des cellules solaires.

 

On parle d’une cellule à couche fine, lorsque les cellules sont composées d’un support en verre ou en matière synthétique sur lequel est déposée une fine couche de silicium ou d'un autre semi-conducteur. L’épaisseur des couches est inférieure à 1 µm (épaisseur d’un cheveu humain: 50-100 µm). La production est moins coûteuse grâce à de moindres frais en matériaux. En revanche, le rendement des cellules à couches fines est  inférieur à celui des cellules cristallines. 

 

Outre le silicium, d’autres matériaux sont utilisés pour la production de cellules à couche fine. Parmi ceux-ci, on compte le tellurure de cadmium (CdTe) et le séléniure de cuivre et d’indium (CIS). Les cellules CdTe en particulier trouvent déjà une large application grâce à des coûts moindres et ceci en dépit d’un rendement nettement moins élevé que les cellules cristallines.

 

Le photovoltaïque à partir de matières synthétiques organiques : il s’agit là d’une nouvelle technologie, pas encore disponible sur le marché. Les cellules de Grätzel en sont un exemple, dans lesquelles des molécules de colorant sont utilisées pour recueillir la lumière.

 

Modules solaires
Les cellules, reliées en série, constituent un module solaire. Protégées des intempéries par une enveloppe de verre et de plastique, elles constituent les éléments de l’installation permettant de transformer le rayonnement solaire en courant électrique.
Le rendement des modules dépend de la technologie utilisée pour la fabrication des cellules. Il ne doit pas être confondu avec le rendement global d'une installation photovoltaïque, légèrement inférieur.

 

 

Matériaux	Rendement du module en condition de test standard (modules disponibles dans le commerce). Source: Häberlin 2010
Silicium monocristallin	11-19%
Silicium polycristallin	10-16%
Silicium amorphe	3-7.5%
Séléniure de cuivre et d'indium (CIS)	7.5-11.5%
Tellure de cadmium (CdTe)	7-11%

 

La puissance des modules est généralement indiquée en Watt peak (Wp). Elle décrit la puissance nominale en conditions de test standard.

 

Une installation photovoltaïque située sur le Plateau suisse et placée de façon optimale fournit 1000 kilowattheures (kWh) pour 1000Wp par an. Dans les mêmes conditions externes, la production d’électricité pour 1 m2 de modules photovoltaïques se situe entre 140 et 170 kWh par an (modules cristallins) resp. entre 70 et 90 kWh (modules à couches fines). 

 

Modules certifiés
Les modules photovoltaïques sont testés selon des normes internationales reconnues. 
Sont utilisées le plus souvent les normes suivantes :
 
• Modules cristallins : IEC 61215
• Modules à couches fines : IEC 61646

 

Listes des modules certifiés (en allemand) 

 

Les installations solaires sont raccordées au réseau électrique public (connexion au réseau) ou remplacent le réseau public (installation en îlot).

 

Connexion au réseau

Dans un bâtiment relié à l’approvisionnement électrique public, les installations de production d’électricité solaire sont généralement  exploitées en réseau.

 

• Un seul réseau électrique par bâtiment est nécessaire. Le courant produit est conforme au réseau et il n’y a pas besoin d’appareils ni de luminaires spéciaux.
• Les excédents d’énergie solaire peuvent être injectés dans le réseau et redistribués ainsi à un autre endroit. Le distributeur local d’électricité est tenu de reprendre ces excédents.
• L’approvisionnement électrique est garanti en tout temps.

 

Installation en îlot

L’approvisionnement électrique décentralisé d’objets éloignés du réseau, tels que des alpages, des maisons de vacances et des bornes d’appel d’urgence ou des distributeurs automatiques de tickets de stationnement est assuré par des installations solaires autonomes pourvues de batteries.

 

• Alternative avantageuse pour alimenter en courant des consommateurs éloignés.
• L’exploitation se base généralement sur du courant continu avec une tension de 12 ou de 24 volts.
• En l'absence d'onduleur, des appareils et des luminaires spéciaux doivent être utilisés