nov
28

Cellules photovoltaïques et énergie solaire: complémentarité de Suez et Total dans la filière

Le soleil nous envoie en une heure quasiment autant d’énergie que l’humanité consomme en une année : il y a de bonnes raisons pour être optimistes au sujet du maintien des capacités productives de nos entreprises, surtout quand deux acteurs tels que Suez et Total décident d’investir en amont de la production des cellules photovoltaïques.

total du 28.jpg/ Suez du 28.jpg

L’usine commune aux deux groupes implantée en Belgique, Photovoltech, va prochainement entrer dans le nombre restreint des boites ayant pour activité la transformation de silicium. Pour l’instant, neuf acteurs dominent le marché : les japonais Mitsubishi et Tokuyama, l’allemand Wacker, le norvégien Rec et les américains Hemlock et Me-Mc. Cette activité est stratégique car malgré les innovations technologiques attendues dans le domaine de l’énergie solaire, le silicum reste la composante de base de la majorité des modules sur le marché. La filière solaire doit donc faire face à une concurrence sur la matière première avec l’industrie électronique elle aussi très consommatrice de silicum.

Christophe de Margerie et Gérard Mestrallet ont mis en avant la complémentarité de leurs activités :
-          Total disposant d’une grande expertise dans la chimie lourde envisage d’acheter du silicium non purifié directement aux producteurs (Kazakhstan par exemple)

-          Suez, veut mettre à profit ses talents d’électricien pour développer une activité d’installation et commercialisation de panneaux solaires.

Epia, l’association des entreprises du photovoltaïque au niveau européen dit constater une tendance au renforcement de la verticalité dans la filière. Bien que la France ait décidé d’inciter au renforcement de la filière solaire en 2006, sur 3418 mégawatts de puissance solaire installée cumulée en Europe, plus de 3000 le sont par les Allemands.

nov
16

Les cellules photovoltaïques, c’est très mode :

      Les cellules photovoltaïques sont traditionnellement assimilées aux panneaux solaires qui recouvrent le toit de nos maisons et bâtiments industriels pour promouvoir un développement fondée sur l’utilisation d’une énergie durable. Mais de nouvelles application de cette technologie se développent, en particulier dans le domaine du textile et de l’électronique !
 

      Ainsi la technologie solaire appliquée au textile transforme les vêtements en fournisseurs d’énergie pour les portables, Ipod ou autres instruments électroniques. C’est un fabriquant italien, l’entreprise Zegna Sport, qui la première s’est lancée dans cette voie avec une veste de survêtement qui sera mise sur la marché dans la collection printemps/été 2008.

      Cette veste solaire intègre les modules solaires au niveau du col et du dos. Ces modules en silicium cristallin, d’une dimension de 9 cm sur 5,5 convertissent la lumière en électricité, avec une production d’1Watt par temps ensoleillé environ. Le courant est stocké dans une batterie tampon à l’aide de câbles textiles conducteurs ou directement transmis à l’appareil connecté.

solar jacket.jpg

      Ce projet s’appuie sur un partenariat entre l’entreprise Interactive Wear et SOLARC, une entreprise Berlinoise impliquée dans le développement de solutions solaires. Les deux firmes ont fondé une plateforme technologique, i-solar X, dont l’objectif est de faciliter l’intégration des câbles, cellules solaires et autres composantes électroniques miniature dans le vêtement.

A vos vestes !

Crédits photo: www.maier-sports.de

nov
15

Les panneaux solaires, on en parle ; mais au fait, sait-on comment ça fonctionne ?

 

Suite: Où l’on explicite la fabrication d’un panneau solaire photovoltaïque

            Le processus de fabrication des cellules PV à base de silicium amorphe ou ‘cellules en couches minces’:

      Le silicium amorphe porte ce nom car il ne se présente pas sous forme de cristaux. C’est un élément apparu en 1976 qui permet de diversifier les techniques de production des cellules PV, voyons de quelle manière.

      Tout d’abord la production de cellules PV en couches minces nécessite moins d’énergie et moins de matière première que la production de cellules au silicium cristallin. Ses capacités d’absorption de la lumière sont plus importantes mais en revanche son rendement de conversion, proportionnel à la mobilité des charges électriques, est moins bon. Cette technologie comportait plusieurs défauts qui ont disparus pour une grande part grâce à des améliorations effectuées à partir de travaux en laboratoire. Le rendement était assez faible puisqu’il tournait autour de 5%, et la durée de vie limitée à quelques centaines d’heures. Les scientifiques ont découvert qu’en empilant les couches de silicium et en insérant entre elles une feuille de verre, le module gagnait en stabilité et en rendement, qui peut atteindre désormais jusqu’à 11%.

couches minces_1.jpg 

      Le principe consiste à fabriquer la cellule à même le support. Celui-ci doit être rigide, on emploie donc souvent du verre. Les dimensions du support déterminent ses caractéristiques électriques telles que la tension ou la puissance. Sur ce substrat est déposée une pellicule d’oxyde d’étain qui rempli une fonction d’électrode. Par-dessus est déposé un film de silicium amorphe par projection d’un gaz nommé silane sur le support. L’opération est réalisée dans un four chauffé à vide, ce qui permet de libérer le silicium qui vient se déposer sur le support. La même opération combien dépôt du silicium et adjonction des dopants (voir article sur la fabrication des cellules à base de silicium cristallin). La pellicule recouvrant le support est découpée au laser ce qui confère au module cette forme quadrillée. La phase ultime consiste à encapsuler les modules sous une couche de film plastique puis de verre et de vérifier son bon fonctionnement par des tests.

      Quels sont les avancées technologiques en cours ?

      Les chercheurs explorent actuellement des alternatives à la technologie cristalline. Le tellurure de cadmium et l’arséniure de gallium permettent notamment d’obtenir un meilleur rendement (jusqu’à 16%). Par contre ce sont des éléments très toxiques ce qui empêche une production massive de ces modules. Le diséléniure de cuivre et d’indium confère une durée de vie exceptionnelle aux modules qui peuvent être utilisée en extérieur jusqu’à huit années consécutives.

Voir aussi:

- Eco systèmes sur le site de l’université de Pau.

 
 
nov
14

Les panneaux solaires, on en parle ; mais au fait, sait-on comment ça fonctionne ?

            Le principe des panneaux solaires ou modules photovoltaïques est de transformer la lumière en électricité directement utilisable par un particulier ou une entreprise.

        Schématiquement, le mécanisme est le suivant : lorsque les photons ou particules de lumière entrent en contact avec les électrons du silicium, un élément semi-conducteur traité spécifiquement pour canaliser l’énergie, ils génèrent une tension électrique. Cette tension est mesurée en volts, d’où le terme « photovoltaïque ». 

      cristaux silicium.gifChaque panneau solaire est composé d’un assemblage de plaques ou « capteurs », de cet élément mentionné plus haut, le silicium. Cet élément chimique existe sous forme cristalline et sous forme amorphe, ce qui détermine les deux filières de production des modules photovoltaïques. Le silicium est un composant rare et donc cher, ce qui ne manque pas de se répercuter sur le prix final de l’équipement.

 

Le processus de fabrication des cellules au silicium cristallin ou cellules PV :

      Tout d’abord, il faut obtenir la matière première: le silicium existe sous forme mono ou poly cristalline. On fabrique le silicium monocristallin à partir de colonnes pures de silicium, tandis que le silicium polycristallin est crée à partir de la fonte de copeaux de silicium monocristallin. Ces copeaux s’obtiennent par équarrissage ou opération de taille des lingots cylindriques monocristallins. Au final, cette matière première doit avoir la forme de briques de 101,5 x 101,5 mm ou 120 x 120 mm.

mono-poly.jpg Lingots de silicium monocristallin posés sur des lingots de silicium polycristallin

      Le rendement du silicium polycristallin est un peu inférieur car il est moins pur, mais en contrepartie il coûte moins cher.

 

            Ensuite, les lingots sont découpés en tranches appelées ‘wafers’. Jusqu’à présent, le silicium n’est toujours pas apte à emmagasiner et canaliser l’énergie solaire. C’est grâce à la phase du dopage que le silicium acquiert les caractéristiques d’une photopile. Un élément tel que le bore est employé pour rendre la tranche positive en volume tandis que du phosphore est utilisé pour rendre les surfaces, ou parties exposées à la lumière, négatives : la tranche fonctionne comme une diode et oriente la circulation des électrons. Afin de limiter la réflexion de la lumière, on finalise l’opération en apposant un antireflet, en oxyde de titane par exemple, sur la face avant des cellules PV. 

      L’étape suivante consiste à assembler les tranches grâce à une structure métallique pour former les cellules PV, qui elles même sont connectées les unes aux autres pour former des chaînes. Les caractéristiques du module dépendent du nombre de cellules connectées en parallèle et en série. 

cellule.jpgenchainement.jpg

      C’est presque fini ! Les chaînes sont encapsulées sous du plastique hautement résistant pour les isoler et les protéger des agressions extérieures, puis recouverte d’une couche de verre. Pour finaliser le travail, on les encadre pour leur conférer une rigidité mécanique et les modules subissent plusieurs tests avant d’être mis sur le marché.   

résultat.jpgModèles de modules encadrés

Crédit photos: Documents SIEMENS et PHOTOWATT

    A suivre…

Voir aussi :