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RÉSUMÉ
Dans cet article, on s'intéresse aux différentes filières d'élaboration du dispositif photovoltaïque: tout d'abord , les avantages et les inconvénients de la première génération de cellules à base de silicium cristallin, monocristallin, multicristallin ou ruban; ensuite, les propriétés des couches minces, à base de silicium ou d’autres matériaux et enfin les concepts avancés pour atteindre des très hauts rendements. Le dernier paragraphe est consacré à l’état actuel du marché photovoltaïque en termes de production de modules et de leurs coûts et à la place de l’énergie photovoltaïque dans le portfolio de production mondiale de l’énergie.
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Abdelilah SLAOUI : Directeur de recherche CNRS - Laboratoire des sciences de l’ingénieur, de l’informatique et de l’imagerie, ICUBE, CNRS et Université de Strasbourg -
INTRODUCTION
La forte demande en énergie et le tarissement des sources d’énergie conventionnelles, associés au réchauffement climatique annoncé, ont été depuis longtemps des facteurs très motivants pour le développement des cellules photovoltaïques les plus performantes et pour trouver des procédés innovants permettant de réduire drastiquement les coûts de fabrication.
Cet article fait suite à l’article [BE 8 578] qui a fait l’objet des principes de la conversion photovoltaïque.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 2007 par Jean-Claude MULLER
- Version archivée 2 de janv. 2013 par Abdelilah SLAOUI
- Version archivée 4 de nov. 2019 par Abdelilah SLAOUI
- Version courante de nov. 2024 par Abdelilah SLAOUI
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1. Options et perspectives
La figure 1 illustre bien la stratégie globale des recherches et développement sur le photovoltaïque. Elle fait apparaître les différentes options et les perspectives à moyen et long terme en donnant le rendement de conversion en fonction du coût par m2.
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Ainsi, la première génération de cellules solaires utilisant des plaquettes en silicium montées en module est actuellement mature, et les progrès concernent essentiellement la réduction du nombre d’étapes de leur fabrication (via l’automatisation par exemple) et la réduction du coût de la matière première (silicium charge). En dépit du coût élevé, plus de 95 % des modules installés sur les champs et les toits utilisent des cellules solaires en silicium cristallin.
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Une deuxième génération de capteurs est basée sur les couches minces de matériaux semi-conducteurs simples (silicium amorphe et cristallin pc-Si) ou composé (cuivre-indium-gallium-sélénium CIGSe (CuInGaSe), tellure de cadmium CdTe, organiques à base de polymères ou de petites molécules, hybrides à colorants (DSSC) ou à base de perovskite). Des progrès importants ont été observés ces dernières années tant sur le rendement de conversion que sur la fiabilité, accompagnés par le développement d’équipements appropriés à cette filière. Compte tenu du peu de matière utilisé et des technologies associées, le coût rendement/puissance généré est fortement orienté vers la baisse (< 0,5 e/W) par rapport à la filière dominante mais une recherche innovante associée à un développement industriel sera encore nécessaire.
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En augmentant drastiquement le rendement, la troisième génération de cellules photovoltaïque, associée éventuellement à la deuxième, prétend encore réduire le coût par un facteur 2 à 3. Pour atteindre ces très hauts rendements de conversion...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - GOETZBERGER (A.), LUTHER (J.), WILLEKE (G.) - * - Proc. 12th Int’I PVSEC Conf., Jeju, Korea, p. 5 (2001).
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(2) - World Energy Outlook 2011 - * - International energy agency, ISBN 978-92-64-12413-4 (2011).
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(3) - WOLDEN (C.A.) et al - * - J. Vac. Sci. Technol., A 29, p. 3 (2011).
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(4) - GREEN (M.A.), WANG (A.), ZHENG (G.F.), ZHANG (Z.), WENHAM (S.R.), ZHAO (J.), SHI (Z.), HONSBERG (C.B.) - * - Proc. 12th EC PVSEC Amsterdam, p. 776 (1994).
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(6) - FALLY (J.), GUIGNOT (D.), GOEFFRON (L.) - * - Proc. 7th EC PVSEC, Sevilla, p. 754 (1986).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Matériaux nanostructurés pour les cellules photovoltaïques organiques.
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Électricité photovoltaïque. Principe.
European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition (EU/PVSEC) http://www.photovoltaic-conference.com
IEEE Photovoltaic Specialist Conference (IEEE PVS) http://www.ieee-pvsc.org
European Materials Research Society Conference (E-MRS)
Journées Nationales sur le Photovoltaïque (JNPV)
HAUT DE PAGE
http://www.photovoltaique.info/Normes-et-guides-des-circuits.html
http://www.photovoltaique.guidenr.fr/V_norme_module_ photovoltaique.php
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