Pourquoi utilise-t-on du silicium dans les panneaux solaires ?

Le silicium est très souvent utilisé dans les panneaux solaires en tant que semi-conducteur car c’est un matériau rentable qui offre un bon rendement énergétique.

Il présente aussi une résistance élevée à la corrosion, une durabilité à long terme, des propriétés de dilatation thermique optimales, une bonne photoconductivité et une faible toxicité.

Le silicium existe en abondance dans la nature. Il n’y a donc pratiquement aucun risque de pénurie !

Le silicium pur, qui est utilisé comme composant électrique depuis des décennies, est le composant de base d’une cellule solaire.

Les panneaux solaires au silicium sont souvent appelés panneaux de « première génération », car la technologie des cellules solaires au silicium s’est imposée dans les années 1950.

Actuellement, le silicium représente plus de 90 % du marché des cellules solaires.

Pourquoi utilise-t-on du silicium dans les panneaux solaires ?

Très avantageux, la popularité du silicium pour les panneaux solaires s’explique par les nombreux avantages qu’il présente.

Le silicium est un semi-conducteur

Parce qu’il est un matériau semi-conducteur à la base, le silicium cristallin pur est un mauvais conducteur d’électricité.

Pour surmonter ce problème, le silicium d’une cellule solaire contient des impuretés, c’est-à-dire d’autres atomes qui sont mélangés à dessein aux atomes de silicium afin d’améliorer la capacité du silicium à capter et à convertir l’énergie du soleil en électricité.

Les couches d’une cellule solaire sont disposées de manière à former un champ électrique. Lorsque la lumière du soleil frappe une cellule solaire, elle stimule les électrons, ce qui entraîne la formation de trous.

En raison de la présence d’un champ électrique, ils se déplacent vers les électrodes de la cellule. Cette méthode permet de produire de l’électricité.

Les semi-conducteurs ont des qualités intermédiaires entre celles d’un conducteur et d’un isolant. Il possède une caractéristique électrique qui lui permet d’être conducteur dans un sens tout en étant isolant dans l’autre.

Bon rendement énergétique

Les cellules solaires au silicium ont un rendement supérieur à 20 %. Cela signifie que les cellules solaires au silicium peuvent convertir jusqu’à 20 % de la lumière solaire qu’elles rencontrent en électricité.

Bien que ce rendement puisse senmbler faible, les cellules solaires au silicium restent plus efficaces que les autres types de cellules photovoltaïques.

Le silicium n’est pas toxique

Un autre facteur qui influence la décision d’utiliser le silicium plutôt que les autres éléments décrits ci-dessus est sa nature non dangereuse. L’impact du silicium sur l’environnement est très faible, car le silicium est un matériau non toxique.

Il existe de nombreuses alternatives au silicium qui sont examinées parallèlement à l’évolution de la technologie de fabrication. Arsenic de gallium (GaAs), tellurure de cadmium (CdTe), cuivre indium : Diséléniure (CIS), et Cuivre-Indium : Gallium-Diséléniure (CIGS) sont également étudiés comme matériaux de remplacement du silicium dans les cellules solaires.

Le silicium cristallin est un matériau stable

Les modules PV utilisant des cellules solaires en silicium cristallin ont une longue durée de vie en extérieur (>20 ans). Ceci est essentiel pour la compétitivité des coûts du PV, car l’investissement commence maintenant à être rentabilisé autour de la dixième année suivant l’installation initiale du système PV.

Facilement disponible

Le silicium est l’un des matériaux les plus souvent utilisés dans les cellules photovoltaïques. Il est également abondant dans la nature sous forme de dioxyde de silicium dans le sable et le quartz, à partir desquels il est récupéré par réduction du carbone.

Le silicium constitue environ 26 % de la croûte terrestre.

Bonne photoconductivité

La photoconductivité est l’augmentation de la conductivité électrique de certains matériaux lorsqu’ils sont exposés à une énergie lumineuse adéquate. Elle est fréquemment utilisée pour détecter la présence de lumière et mesurer son intensité dans les dispositifs photosensibles, ainsi que pour comprendre les processus internes de ces matériaux.

Le silicium possède une photoconductivité très élevée qui en fait un choix populaire pour les cellules photovoltaïques. La couche de dioxyde de silicium du silicium absorbe l’énergie lorsqu’elle est exposée à la lumière et convertit les photons de la lumière solaire incidente en électrons libres qui sont ensuite capables de produire de l’électricité.

Un matériau léger

Le silicium est également léger, ce qui signifie qu’il peut être utilisé comme substrat sur lequel sont déposés les matériaux des cellules solaires au silicium.

Il n’est pas facile de trouver un autre matériau léger qui pourrait remplacer le silicium en raison de ses propriétés chimiques de non-toxicité, de rentabilité et de résistance à la corrosion.

En conclusion

Le silicium sont un choix populaire pour les cellules photovoltaïques en raison de leur photoconductivité élevée, de leur poids léger et de leur faible coût. Elles sont également non toxiques et ont une longue durée de vie en extérieur.

Des recherches sont actuellement en cours sur des matériaux alternatifs qui pourraient remplacer le silicium dans les cellules solaires.