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Fabrication des cellules photovoltaïques au silicium amorphe
Cet article vous décrit avec précision, la fabrication des cellules au silicium amorphe. Toutes les étapes de la fabrication sont ici exposées.
Sa structure atomique est désordonnée, non cristallisée, mais il possède un coefficient d’absorption supérieur à celui du silicium cristallin. Cependant, ce qu’il gagne en pouvoir d’absorption, il le perd en mobilité des charges électriques (rendement de conversion faible). Le compromis est toutefois viable.
La fabrication de cellules PV au silicium amorphe nécessite moins de silicium et moins d’énergie que celle de cellules au silicium cristallin.
Avec ce type de matériau peu coûteux par rapport aux autres formes de silicium, on a de faibles rendements (5 à 6 %) et des problèmes de stabilité apparaissent rapidement lorsqu’on l’expose au soleil et aux intempéries (à partir de quelques centaines d’heures).
Cependant, des améliorations ont été effectuées à partir de travaux en laboratoire : on obtient de meilleurs résultats en stabilisant le silicium en empilant des couches insérées entre deux feuilles de verre. La durée de vie est ainsi accrue et le rendement augmenté dans certain cas jusqu’à 11 %.
Le procédé de fabrication des cellules photovoltaïques au silicium amorphe comporte plusieurs étapes distinctes.
La préparation du support
Le support peut prendre la forme d’un substrat rigide (en général du verre) ou semi-rigide (silicium métallurgique en ruban, quartz ou céramique par exemple). Il est découpé à la dimension désirée (qui définira également ses caractéristiques électriques : puissance, tension de sortie…).
La dépose de l’électrode
On dépose sur le substrat une pellicule transparente à base d’oxyde d’étain qui servira d’électrode transparente dans un four à passage.
La découpe de l’électrode
L’électrode est découpée par laser (patterning).
La dépose du film de silicium amorphe
Dans cette technologie, le silicium est produit directement sur le support à partir du gaz silane (qui apporte la matière). En fait, les plaques de verre sont placées dans une enceinte chauffée où l’on fait le vide, puis du silane est injecté et décomposé par une décharge radiofréquence ; le silicium libéré se dépose alors sur les plaques. La présence d’hydrogène est également nécessaire pour la qualité du matériau (il limite le nombre de défauts en saturant les liaisons pendantes de silicium présentes à cause de la structure désordonnée). L’adjonction des dopants est réalisé par ajout de gaz phosphine, borane ou silane.
La découpe du film de silicium amorphe
La pellicule de silicium amorphe est découpée au laser (patterning).
La dépose de l’électrode par évaporation
L’électrode (généralement de l’aluminium) est déposée par évaporation. Deux rubans en aluminium étamé sont soudés par ultrason de part et d’autre de la surface active pour obtenir les sorties.
L’encapsulation et le moulage du cadre
Les modules PV silicium amorphes sont protégés sur leur face arrière par un film vinyle, par adhésion sur un support plastique ou par une deuxième plaque de verre. Les modules sont contrôlés avant d’être mis sur le marché.
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