Filières technologiques
Électricité photovoltaïque - Matériaux et marchés

2.1 Première génération : filière silicium en plaquettes

Près de 90 % des cellules sont à base de silicium cristallin, mono et multi (figure 3).

Le silicium est l’un des éléments les plus abondants sur terre, parfaitement stable et non toxique. À l’avenir d’autres matériaux contribueront à l’enrichissement de la gamme des produits PV disponibles et stimuleront ce marché très prometteur. Aujourd’hui, ils sont au stade préindustriel, au niveau de la recherche ou même de la validation des concepts.

2.1.1 Matière première de silicium

À la base de toute l’industrie électronique moderne, le silicium est obtenu par réduction de la silice dans un four électrique à arc à plus de 200 °C. On obtient ainsi un matériau dit « métallurgique », dont la pureté est d’environ 98 %. Ce produit est purifié par chlorination à 300 °C, ce qui donne du silicium sous forme gazeuse (trichlorosilane ou silane). Après pyrolyse et réduction par de l’hydrogène à 1 100 °C, le matériau obtenu est sous la forme d’une poudre de haute pureté ; les traces d’impuretés résiduelles sont inférieures au ppm masse. Il sert alors de produit de départ pour la croissance de lingots, qui sont utilisés dans les industries de la microélectronique et photovoltaïque et dans lesquels sont découpées les plaquettes. Cette matière première coûte de plus en plus cher en raison de la forte augmentation de la demande. De ce fait, de grands groupes chimiques se préoccupent de développer un matériau de qualité solaire avec des techniques de purification simplifiées.

2.1.2 Silicium monocristallin (mono c-Si)

Il est possible d’obtenir des monocristaux par la méthode Czochralski (Cz), qui consiste à tirer un cristal parfaitement cristallin de 30 cm de diamètre, long de plus de 1 m, à partir d’un germe plongé...