Evolution technologique des cellules photovoltaïques et

Evolution technologique
des cellules photovoltaïques
et perspectives d’avenir
Energie Facteur 4 asbl - Chemin de Vieusart 175 - 1300 Wavre
Tél: [phone] - Site web: www.ef4.be – email: [email protected]
et perspectives d’avenir
Genappes
23 juin 2007
NOTIONS
PHOTOVOLTAÏQUES
Photovoltaïque
Transformation de l’énergie
lumineuse en électricité
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Effet photovoltaïque
E
lectron
•Découvert en 1839 par Edmond Becquerel
•Apparition d’une tension aux bornes d’un matériau
semi-conducteur exposé à la lumière
•Production d’un courant continu
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PHOTON
E
lectron
Trou
E
lectron

Puissance crête (Wc)
= puissance électrique
dans des conditions standards
de test :1000 W/m², 25°C, AM 1,5
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•Exemple:
1 module polycristallin de 200 Wc
produira 200 W sous un
ensoleillement de 1000 W/m²
Mais ce même module pourra
produire plus de 200 W avec un
ensoleillement supérieur (en
Espagne par exemple)
Silicium polycristallin
TYPES
DE CELLULES
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Nouvelles technologies:
• Multijonctions
Spatial, concentration.
Principales technologies
solaires commercialisées
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Silicium:
• Mono-Si
• Poly-Si
• Ribbon Si
Silicium polycristallinCdTe Silicium amorphe CIGS
Couches minces:
Source: CSL, Verstraten, mars 2007
1ÈRE GÉNÉRATION
•à base de silicium cristallin
–Technologie rigide
–En phase commerciale
–Rendement entre 12 et 20%
–
Relativement cher
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–
Relativement cher
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Fabrication d’une cellule
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Cellule photovoltaïque
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De la cellule au module
•Obtenir une tension suffisante
grâce à la connexion en série de
nombreuses cellules,
•
Protéger les cellules et leurs
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•
Protéger les cellules et leurs
contacts métalliques contre les
conditions ambiantes (humidité),
•Protéger mécaniquement les
cellules, qui sont très fragiles.
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Fabrication d’un module
Feuille d’EVA,
fast cure, haute
Laminé de Tedlar
(TPT), protection
contre
l’humidité, …
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Verre trempé,
3mm, pauvre en
fer, haute
transparence
fast cure, haute
transparence
Cellules silicium
connectées entre
elles (p. ex. en
série)
automatiquement
Cadre en alu
anodisé
Source: CSL, Verstraten, mars 2007

Quelques chiffres valables
pour la Wallonie
•Clé de calcul (cellules à base de silicium cristallin)
–Surface : 10 m²
–Puissance : 1,25 kWc = 1250 Wc
–Électricité produite : 1000 kWh/an (fixe, optimum)
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Il faudrait donc 36 m² de panneaux
photovoltaïques pour couvrir les
consommations électriques d’un
ménage wallon moyen (3600 kWh/an)
2ÈME GÉNÉRATION
•Couches minces
–Moins cher car moins de matière première
–Perspectives importantes de réduction de
prix
–En phase d’industrialisation et de
commercialisation
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commercialisation
–Rendement entre 5 et 11%
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Silicium amorphe CdTe CIGS
2ÈME GÉNÉRATION
•Procédé très adapté aux bas coûts
•Possibilité de faire du Rol To Rol (R2R)
Ex. CIGS
Source: ETH
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•Possibilité d’utiliser des techniques d’imprimerie.
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Ex. CIGS par nanosolar
Source: nanosolar
SCHOTT
Iberica
Barcelone
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3ÈME GÉNÉRATION
•Nouvelles techniques
–Cellules multi jonctions
Augmenter le rendement
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3ÈME GÉNÉRATION
•Nouvelles techniques
–Cellules à concentration
diminuer le coût
Mais nécessité d’un système
de suivi du soleil
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de suivi du soleil
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Direct
Illumination
Reflected
Illumination
Les rendements
= énergie électrique / énergie solaire
Type
Rendement
cellule (en
labo)
Module
(en labo)
Module
(commercial)
Niveau de
développement
1ère génération
Silicium
monocristallin
24,70% 22,70% 12-20% Production industrielle
Silicium
polycristallin
20,30% 16,20% 11-15% Production industrielle
2e génération
Silicium amorphe
13,40%
10,40%
5
-
9%
Production industrielle
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Silicium amorphe
13,40%
10,40%
5
-
9%
Production industrielle
Silicium cristallin
en couche mince
9,40% 7% Production industrielle
CIS
19,30% 13,50% 9-11 % Production industrielle
CdTe
16,70% 6-9% Prêt pour la production
3e génération
Cellule organique
5,70% Au stade de la recherche
Cellule de Grätzel
11% 8,40% Au stade de la recherche
Cellules multi
-
jonctions
39%* 25-30%** Au stade de la recherche, production exclusivement
pour applications spatiales
*sous concentration de 236 soleils
** Module triple jonction GaInP/AsGa/G/Ge
Source : Systèmes Solaires – hors série spécial recherche solaire – juillet 2006
PERSPECTIVES
D’AVENIR