Types de cellules solaires : monocristallines, polycristallines, couches minces

Dans les régions ensoleillées de la planète, où l'alimentation électrique conventionnelle est impossible ou peu pratique et où l'installation d'une éolienne pour une raison quelconque n'est pas appropriée, des panneaux solaires (batteries) peuvent être utilisés. Les ensembles de panneaux solaires de forte puissance sont installés sur les toits des maisons privées, dans les jardins, sur les bateaux, sur les lanternes. Les batteries solaires portables sont utilisées pour charger des gadgets et des batteries en voyage, pour alimenter des talkies-walkies.

Les panneaux solaires sont fiables, n'ont pas de pièces mobiles, ne sont pas soumis à l'usure mécanique comme les éoliennes, c'est pourquoi ils sont très durables et peuvent servir leur propriétaire de manière fiable pendant des décennies. Regardons ce que sont les panneaux solaires, leurs principaux types.

Cellules solaires monocristallines

Les panneaux solaires monocristallins ont une teinte traditionnelle noire ou bleu foncé. Ces panneaux sont encadrés par un cadre en aluminium et recouverts de verre résistant aux chocs.

Les cellules solaires monocristallines sont fabriquées uniquement à partir de silicium pur.Un bain de silicium pur se solidifie lentement au contact d'un germe, produisant ainsi une coulée monocristalline de silicium cylindrique d'environ 20 cm de diamètre et jusqu'à 2 mètres de long.

Le lingot de silicium pur ainsi obtenu est découpé en plaques d'environ 300 µm d'épaisseur chacune. L'efficacité de ces éléments atteint 19%, car dans cette multistructure, les atomes sont disposés de manière à fournir aux électrons une mobilité d'autant plus élevée, et leurs batteries présentent une efficacité énergétique plus élevée.

Les plaques sont équipées d'électrodes métalliques en forme de grilles. Habituellement, les cellules individuelles des batteries monocristallines se présentent sous la forme de carrés aux coins coupés.

Ces éléments sont assez efficaces, les conceptions industrielles montrent une efficacité réelle de l'ordre de 16%, donc les éléments de ce type sont plus chers par watt que les polycristallins. Leur durée de vie est très longue, elle peut atteindre 50 ans.

Cellules solaires polycristallines

Les cellules solaires polycristallines bleu vif sont beaucoup moins chères que les monocristallines. Leurs éléments ne sont pas constitués d'un seul cristal de silicium, les atomes de silicium sont donc disposés ici de manière aléatoire.

Or, le rendement moyen d'un panneau polycristallin est de l'ordre de 13 à 15 %. Cependant, en raison de sa grande disponibilité, ce type de cellule est très courant chez les consommateurs qui souhaitent accéder à l'énergie solaire le moins cher possible.

Le grand inconvénient des éléments polycristallins est qu'ils présentent une extrême fragilité lors du transport. Leur durée de vie maximale est de 25 ans.Le processus de production industrielle d'éléments polycristallins s'améliore avec le temps, on espère donc qu'à l'avenir, ils rattraperont les monocristallins en termes d'efficacité.

Cellules solaires à couches minces

Cellules solaires à couches minces moins cher à fabriquer que le silicium monocristallin et polycristallin. Ils sont à base de films polymères, de silicium amorphe, d'aluminium, de tellurure de cadmium et d'autres semi-conducteurs, qui sont déjà utilisés dans la fabrication de chargeurs pour gadgets, sous forme de petites cellules solaires pliables.

Les batteries de ce type occupent 2,5 fois plus de surface que les batteries cristallines à la même puissance, mais elles peuvent fonctionner même par temps nuageux avec une lumière diffusée par temps nuageux, et les batteries peuvent être placées non seulement sur le toit du bâtiment, mais même sur ses murs. Par conséquent, l'utilisation de batteries à couche mince est justifiée dans la construction de centrales solaires relativement grandes, lorsqu'il existe la surface nécessaire pour leur placement.

Ce sont les panneaux à couches minces qui sont particulièrement populaires aujourd'hui dans les systèmes fonctionnant à l'échelle industrielle avec des onduleurs liés au réseau qui fournissent de l'électricité au réseau public. Ces systèmes nécessitent un contrôleur haute tension et un onduleur spécial, qui diffère des systèmes domestiques conventionnels utilisés avec les batteries monocristallines et polycristallines habituelles.

Bien que les cellules solaires à couches minces en silicium amorphe aient un rendement moyen de 7 %, elles sont les moins chères en termes de coûts de production de tous les panneaux solaires. Le tellurure de cadmium a un rendement moyen de 11 % et est légèrement plus cher que les batteries au silicium amorphe.Les cellules solaires à base de cuivre, d'indium, de gallium et de sélénium sont les batteries à couches minces les plus efficaces, leur efficacité atteint 15 %.

Voir également:Efficacité des cellules et modules solaires