Technologie

Les cellules solaires diffèrent non seulement par le matériau, mais aussi par le type de dopage et les procédés de production. Des recherches intensives sont menées dans le monde entier sur de nouveaux types de cellules et sur l'amélioration des cellules déjà disponibles sur le marché.

La plupart des cellules utilisées aujourd'hui sont constituées de silicium monocristallin, les autres technologies n'ont été utilisées que dans des cas isolés à ce jour. Un matériau semi-conducteur de haute pureté est nécessaire pour la fabrication des cellules de silicium monocristallin. Les barres monocristallines (lingots) sont tirées d'un bain de silicium en fusion, puis sciées en tranches fines de 200 µm. Des lingots d'un diamètre de 300 mm et d'une longueur allant jusqu'à 2 m sont couramment produits aujourd'hui. Cependant, les lingots d'un diamètre de 450 mm sont également produits de plus en plus fréquemment, ce qui aura pour conséquence un impact sur la taille des modules solaires à long terme. 

Si une couche de silicium ou d'un autre semi-conducteur est déposée en phase vapeur sur du verre ou un autre matériau de substrat, on parle de cellules à couche mince. L'épaisseur des couches est le plus souvent inférieure à 1 µm.   

Outre le silicium, d'autres matériaux sont utilisés dans les cellules à couche mince. Il s'agit notamment du tellurure de cadmium (CdTe), du diséléniure de cuivre et d'indium (CIS) et du diséléniure de cuivre, d'indium et de gallium (CIGS). On parle de cellules en tandem lorsque le silicium cristallin et amorphe (en couche mince) sont combinés dans une seule cellule.

Les cellules solaires Grätzel, qui utilisent des colorants organiques plutôt que des semi-conducteurs pour convertir la lumière en électricité, commencent tout juste à être utilisées commercialement. Ils ont été développés à l'EPFL Lausanne sous la direction du Prof. Dr. M. Grätzel.

Des recherches intensives sont actuellement menées sur les cellules constituées de cristaux de pérovskite. Ces cellules ont le potentiel d'atteindre des rendements très élevés à des coûts de fabrication faibles. Jusqu'à présent, ces cellules n'ont pas encore été commercialisées. 

Vous trouverez ici un aperçu actuel des rendements de différentes cellules solaires.

Les cellules solaires sont interconnectées et emballées dans du verre et du plastique afin de former des modules solaires. Ainsi protégés des influences environnementales, ils sont utilisés comme composants de systèmes solaires.

La plupart des modules actuels sont dotés de 60 cellules, présentent une puissance de 300 à 400 watts et une surface d'environ 1,0 x1,65 m. 

Le rendement des modules dépend de la technologie utilisée pour la fabrication des cellules, de la configuration des cellules (par ex. écart entre les cellules) et des connections entre les cellules. Les modules solaires disponibles aujourd'hui ont généralement des rendements compris entre 19 et 22 %. Le rendement global d'un système photovoltaïque est plus faible car une partie de l'énergie est également perdue dans le câblage et l'onduleur.  

La puissance des modules est spécifiée en watts (parfois aussi en watts crête pour la puissance maximale). Elle décrit la puissance nominale en conditions de test standard (rayonnement de 1000 W/m2, température de cellule de 25°C et une pression atmosphérique d'1,5.).

Une installation photovoltaïque située sur le Plateau suisse et placée de façon optimale fournit 1000 kilowattheures (kWh) pour 1000 W de modules PV installés par an.

Les modules photovoltaïques sont testés selon des normes internationales reconnues : IEC 61215 (modules PV pour application terrestre), IEC 61646 (modules PV à couches minces pour application terrestre), IEC 61730 (module PV certification sécurité) et SNEN 50583-1/-2 (modules et systèmes BIPV). 

La fonction fondamentale d'un onduleur consiste à transformer le courant continu (CC) produit par les panneaux photovoltaïques en courant alternatif (AC) et d'adapter la fréquence et la tension de celui-ci au réseau du bâtiment. On distingue entre autres les onduleurs modulaires, les onduleurs « string » (une ou plusieurs chaînes par onduleur) et les onduleurs centralisés (pour grandes installations). Les onduleurs modernes disposent de nombreuses autres fonctionnalités pour soutenir les réseaux, favoriser la consommation propre et pour la surveillance (à distance) de l'installation.

La part de la consommation propre d'énergie solaire auto-produite peut être encore augmentée par des systèmes de stockage sur batterie. 

Plus d'informations: Installations PV avec batteries, Accumulateur d’énergie en Suisse

Ces dernières années, l'énergie solaire est devenue l'une des formes de production d'électricité les moins chères. Aujourd'hui, les grandes centrales peuvent être construites pour des prix d'environ 1300 CHF/kW ou moins. Le prix d'un kilowattheure d'énergie solaire a été réduit de 80 % en dix ans.