Que sont les cellules solaires du silicium?

Les cellules solaires sont des dispositifs qui convertissent l'énergie lumineuse en énergie électrique.Afin de fonctionner correctement, les cellules doivent être recouvertes d'un matériau semi-conducteur qui peut absorber la lumière.Les cellules solaires en silicium sont des cellules solaires recouvertes de silicium et sont le type le plus courant utilisé.Ces cellules sont connectées dans des séries appelées modules, et les modules sont interconnectés pour former un tableau qui produit la tension souhaitée.Ceux-ci sont ensuite placés dans un récipient de protection derrière des panneaux de verre qui dirigent la lumière du soleil vers les cellules.

Lorsque la lumière frappe le panneau solaire, les photons sont absorbés par le matériau semi-conducteur.Les électrons sont lâchés et circulent à travers le matériau produisant de l'électricité.Un tableau de cellules solaires de silicium convertit cette énergie en électricité à courant direct (DC).Dans un système intégré, l'électricité est ensuite introduite dans le réseau électrique à l'aide d'onduleurs.Les produits solaires autonomes stockent l'électricité dans les batteries.

Bien que le silicium soit un élément très courant, il est généralement lié en silice.Le silicium pur doit être extrait de la silice, puis traité pour augmenter sa conductivité.Le silicium pur est un mauvais conducteur d'électricité, mais lorsque certaines impuretés sont ajoutées, généralement des atomes de phosphore, il devient un excellent conducteur.Ce traitement dépense beaucoup d'énergie et est responsable du coût élevé des cellules solaires en silicium.Les cellules fabriquées traditionnellement utilisent du silicium monocristallé sous une forme en vrac qui est coupée en plaquettes.

Pour aider à atténuer le coût, les scientifiques ont développé des cellules solaires en silicium à couches minces.Ceux-ci n'utilisent qu'environ un pour cent du silicium qu'une cellule traditionnelle utiliserait, mais malheureusement, ils sont beaucoup moins efficaces.Des cellules fabriquées avec de multiples couches de film mince ont été développées qui sont aussi efficaces que les cellules traditionnelles plus coûteuses, et maintiennent pourtant les avantages d'un coût plus faible, d'un poids plus léger et d'une plus grande flexibilité.Les cellules en silicium à couches minces polycristallin et amorphe sont des options supplémentaires à moindre coût.

Un autre défi pour les scientifiques est de trouver un moyen d'augmenter l'efficacité des cellules solaires en silicium.La lumière du soleil a une large gamme de longueurs d'onde contenant des photons avec une large gamme d'énergies.Certains d'entre eux sont trop faibles ou trop forts pour former la paire d'électrons-trous qui doit être capturée par le matériau semi-conducteur.La plupart des cellules ne sont que 15% efficaces, ce qui signifie qu'elles ne capturent que 15% de l'énergie électrique disponible au soleil qui passe par les panneaux.

Le travail se fait dans le monde entier pour trouver des moyens d'augmenter l'efficacité et de réduire le coût decellules solaires en silicium.Trouver des moyens d'augmenter l'efficacité du film mince, diminuant ainsi considérablement le coût, est la priorité d'un projet de recherche financé par l'Union européenne.Une entreprise au Japon a développé des cellules solaires de silicium à utiliser dans plusieurs produits qui ont une efficacité moyenne de 25%.Boeing-Spectrolab, une société américaine a développé une cellule solaire de silicium concentrateur qui a une efficacité de 40,7%.

La recherche et le développement de la jument sont nécessaires avant que l'énergie solaire ne devienne une source d'énergie primaire, mais c'est un domaine qui reçoit l'attention et le financement internationaux.À mesure que le coût diminue et que l'efficacité s'améliore, l'énergie solaire peut devenir beaucoup plus courante.Même avec ces défis, les cellules solaires en silicium sont déjà utilisées dans une variété de produits.Ceux-ci incluent des articles tous les jours tels que les calculatrices, les lampes de poche, les chargeurs de téléphone, les fontaines à eau et les systèmes d'eau chaude domestiques et commerciaux.