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RÉSUMÉ
Cet article présente les avantages des films minces polycristallins, amorphes ou microcristallins pour la production de masse des modules solaires. Actuellement, c’est la technologie du silicium cristallin massif qui l’emporte, mais des limitations sont à prévoir sur le moyen terme. De multiples raisons peuvent être avancées pour justifier l’intérêt des technologies des fils minces, citons une meilleure conversion spectrale, la possibilité d’un dépôt direct à partir d’une phase gazeuse ou liquide et la capacité de production de grandes plaques avec interconnexion des cellules.
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Alain RICAUD : Gérant de CYTHELIA Consultants (Savoie-Technolac) - Professeur associé à l’Université de Savoie - Ancien directeur de France-Photon (Angoulême), Solarex Corp (Frederick, Md), et Solems SA (Palaiseau)
INTRODUCTION
Les films minces, qu’ils soient polycristallins, amorphes ou microcristallins, présentent des avantages certains dans la course à la production de modules solaires à grande échelle par leur capacité de produire de grandes plaques où l’interconnexion des cellules est intégrée, par leur consommation très réduite de matière et leur faible consommation énergétique durant le cycle de production.
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1. Présentation générale
1.1 Les énergies renouvelables
L’utilisation massive des énergies fossiles et fissiles, même si elle a envahi tout le champ de l’activité des hommes d’aujourd’hui, reste un épiphénomène à l’échelle de l’histoire humaine ; elle apparaît à travers deux petits pics, l’un au cours du XIX e siècle avec le charbon et la découverte des machines à vapeur, l’autre au XX e siècle avec le pétrole, le gaz et le nucléaire. Sur la base des consommations actuelles et des taux de croissance, l’AIE a prédit la date prévisible de l’extinction des ressources stock : 2040 pour le gaz et le pétrole, 2080 pour le nucléaire classique et 2200 pour le charbon.
Or, pour servir les besoins des nations pauvres qui représentent plus des deux tiers de la population, le monde a besoin de se forger une nouvelle stratégie énergétique, qui pour respecter l’environnement global, devra d’abord reposer sur la sobriété et l’efficacité énergétique et inéluctablement utiliser les sources renouvelables.
L’irradiation solaire annuelle sur l’ensemble de la planète au niveau de la mer (754 millions de TWh) représente plus de 5 000 fois l’énergie que nous consommions en 2003 (environ 12 Gtep ou 139 000 TWh). Sur le long terme – environ 50 ans – le potentiel extractible des différentes sources d’énergie renouvelable pourrait en pratique couvrir la consommation mondiale actuelle :
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la photosynthèse au premier chef avec 6 Gtep (70 000 TWh) ;
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puis le vent avec 1,7 Gtep (20 000 TWh) ;
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la grande hydraulique 14 à 20 000 TWh, dont le potentiel théorique mondial est d’environ 40 000 TWh ;
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le solaire installé sur les toits des bâtiments industriels, commerciaux, tertiaires et domestiques 0,25 Gtep (2 900 TWh dont 2 300 de thermique et 600 de photovoltaïque) ;
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et la géothermie des couches profondes 0,2 Gtep (2 300 TWh).
Jusqu’à la fin des années 1980, les forces de changement venaient de réactions négatives aux deux chocs pétroliers. Depuis une quinzaine d’années, le changement est poussé par la nécessité positive de stabilisation du climat de la planète et depuis peu, il est tiré par les opportunités alléchantes d’investissements...
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ANNEXES
1 Recherches et développements
Quelques problèmes restent encore à résoudre au niveau des procédés.
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On ne sait toujours pas bien contrôler le dopage du CdTe . On a trouvé empiriquement qu’un traitement avec CdCl 2 (composé bien connu pour aider la recristallisation des couches CdS) est bénéfique. Tout à la fois, il active la jonction, passive les grains, accroît leur taille et dope. On ne comprend pas bien les mécanismes, mais il a été prouvé que des changements de structure morphologique et électronique sont induits par la présence de CdCl 2 dans la phase gazeuse au voisinage du film . Il semble que désormais,...
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