Maintenant que le processus de fabrication des plaques de Silicium est un point eclairci (du moins nous l'esperons), nous allons vous expliquer comment l'on passe de ces plaques de Silicium aux panneaux solaires. Fabrication des cellules, assemblage, raccordements ; voici le sommaire de notre article.

La fabrication des cellules

Une fois les plaques de Silicium formees et decoupees, le but de la prochaine etape est d'exploiter les proprietes semi-conductrices du materiaux et de transformer l'energie lumineuse en energie electrique. L'effet photovoltaique, que nous vous detaillions dans un precedent article (lien) consiste en un transfert d'energie des photons de la lumiere aux electrons du silicium qui leur permet de se deplacer. On attire alors ces electrons hors du materiau via une electrode de collecte reliee au circuit electrique exterieur. Alors comment on s'y prend?

Le principe est de creer differentes couches pour amener le courant electrique a sortir de la plaque et alimenter le reseau. Nous allons voir comment sont confectionnees ces differentes couches.

  • Decapage : les plaques dopees en bore lors de la cristallisation sont decapees dans un bain chimique afin d'eliminer les defauts superficiels crees lors du processus de sciage des plaques.
  • Texturation : On texture la surface en petites pyramides ou en entonnoirs afin d'ameliorer la collecte des photons en reduisant la reflexion. Cette etape peut egalement etre realisee grace a un bain chimique.
  • Dopage : la zone dopee est formee par diffusion thermique de phosphore realisee a l'aide d'un four a passage chauffe a une temperature se situant entre 800°C et 900°C. Sous l'effet de la chaleur une couche residuelle de silicate de phosphore se forme que l'on retire par la suite par bain chimique.
  • Retrait des bords de plaque : la couche n + est ensuite retiree des bords de plaque pour separer l'emetteur et la face arriere.
  • Couche antireflet : une couche antireflet est deposee sur la face avant qui permet egalement d'ameliorer la conductivite des cellules en limitant les recombinaisons entre charges ( i.e. les reactions entre electrons a l'interieur du silicium qui ne servent donc pas a creer un courant electrique)
  • Dopage du champ face arriere (p+) : il est dope par diffusion d'aluminium. Cette face sert egalement de conducteur ohmique avec l'electrode arriere.
  • Metallisation : les contacts electriques sont deposes. Sur la face avant il s'agit d'un contact en serigraphie d'argent qui va former l'electrode - et sur la face arriere, d'un contact en serigraphie d'aluminium (electrode +).

La cellule est desormais construite. Une derniere etape va consister a tester les cellules electriquement afin de connaitre leurs caracteristiques electriques. Un tri des cellules est alors effectue qui va permettre l'optimisation de leur assemblage.

L'assemblage en modules

Etant donne la fragilite et la sophistication des cellules photovoltaiques, les modules servent en premier lieu a les proteger de l'environnement exterieur.

Mais ils jouent egalement un role dans l'optimisation de leur performance en limitant les pertes optiques et en evitant l'echauffement des cellules qui amenuise leur rendement.

1ere etape : Le raccordement des cellules, qui consiste a les raccorder en chaine puis a les interconnecter afin de creer une matrice.

2eme etape: L'encapsulation. Les cellules sont mises entre une couche de verre (face avant) et une couche de tedlar (face arriere). Ce procede est realise par laminage a chaud.

3eme etape : L'encadrement. Il s'agit tout betement de realiser un cadre pour le module. Cette etape n'est pas obligatoirement realisee.

4eme etape : Connexion des boites de jonction. Des boites de jonction sont ajoutees qui contiennent des diodes de protection et qui permettent le raccordement du module au reseau electrique.

Comme pour la cellule, un test est ensuite effectue sous lumiere artificielle calibree pour determiner les caracteristiques electriques exactes du module.