Présentation
RÉSUMÉ
La croissance constante de la demande en énergie associée au réchauffement climatique annoncé sont des facteurs très motivants pour le développement des cellules photovoltaïques les plus performantes et les moins coûteuses. Cet article passe en revue la chaîne de valeur de différentes technologies de fabrication des cellules photovoltaïques. Ainsi, il sera question des cellules à base de silicium cristallin et amorphe, voire une combinaison des deux. Il s’agira également des cellules en couches minces inorganiques (CdTe, CIGS, GaAs…), organiques (polymères, petites molécules) et également hybrides organique-inorganique (DSSC, pérovskites). Cet article aborde également le marché photovoltaïque en s’intéressant aux usages, à l’évolution de la demande et aux coûts.
The ever-increasing demand for energy combined with global warming have been the driving forces toward the development of the most efficient photovoltaic cells, and the search for innovative processes to drastically reduce manufacturing costs. This review reports on the value chain of several photovoltaic cell manufacturing technologies, some of which are already on the market, while others are still at the research stage or at best being developed by start-ups. These include crystalline and amorphous silicon cells, or a combination of the two. Inorganic thin-film cells (CdTe, CIGS, GaAs...), organic thin-film cells (polymers, small molecules) and organic-inorganic hybrid cells (DSSC, perovskites) are also covered. The review also looks at the photovoltaic market in terms of uses, demand trends and costs.
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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, université de Strasbourg, Illkirch-Graffenstaden, France
INTRODUCTION
La conversion directe de la lumière du soleil en électricité grâce au photovoltaïque (PV) a déjà franchi le seuil de rentabilité économique par rapport aux autres sources de production d’électricité, et ce dans plusieurs régions du monde. Ceci a pu avoir lieu à cause de la conjugaison de plusieurs facteurs : un progrès technique important aux niveaux des matériaux et des composants permettant d’augmenter les rendements de conversion à des valeurs proches des limites théoriques, une demande très forte de panneaux photovoltaïques justifiée par une volonté mondiale de réduction des émissions de CO 2 , et enfin des investissements colossaux dans les usines de production des semi-conducteurs, et en particulier du silicium, et de fabrication de cellules et modules. Par ailleurs, alors même que la cellule photovoltaïque en fonctionnement produit de l’électricité sans aucun rejet dans l’atmosphère, beaucoup de procédés actuels de fabrication mettent en jeu trop de matériaux critiques (métaux nobles, Pb…) ou des opérations qui nécessitent l’usage de produits chimiques, des gaz toxiques et des traitements énergivores.
Cet article présente les différentes filières d’élaboration du dispositif photovoltaïque en se concentrant sur les matériaux utilisés et les technologies associées. Les procédés de fabrication des composants photovoltaïques, fortement liés aux matériaux absorbants le rayonnement (semi-conducteurs inorganiques, polymères…) pour la conversion seront détaillés et plusieurs verrous d’ordres technologiques et écologiques restant encore à lever seront mentionnés. Les rendements de conversion actuels et potentiels des composants photovoltaïques seront présentés et commentés.
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MOTS-CLÉS
semi-conducteur | Silicium | cellule solaire | cellule en couche mince inorganique | cellule en couche mince organique | cellule en couche mince hybride
VERSIONS
Il existe d'autres versions de cet article :
- Version archivée 1 de janv. 2007 par Jean-Claude MULLER
- Version archivée 2 de janv. 2013 par Abdelilah SLAOUI
- Version archivée 3 de avr. 2016 par Abdelilah SLAOUI
- Version archivée 4 de nov. 2019 par Abdelilah SLAOUI
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CET ARTICLE SE TROUVE ÉGALEMENT DANS :
Électricité photovoltaïque : matériaux et marchés
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