Si vous vous intéressez à l’énergie solaire, vous avez sûrement entendu parler des panneaux photovoltaïques.
Dans notre précédent article, nous avons exploré la composition d’un panneau photovoltaïque et l’importance de chaque élément dans la durabilité et l’efficacité de votre installation.
Mais savez-vous que leur performance repose sur un élément clé : la cellule photovoltaïque ? Il en existe plusieurs types, chacun avec ses avantages et limites. Découvrons ensemble les grandes familles de cellules photovoltaïques et leur avenir !
💡Actuellement, deux types de cellules photovoltaïques sont utilisées couramment dans la composition de vos panneaux photovoltaïque :
– Les cellules en silicium polycristallin
– Les cellules en silicium monocristallin
Trois types de cellules sont à l’étude pour une utilisation résidentielle :
– Les cellules en Pérovskite
– Les cellules organiques
– Les cellules tandem
La cellule photovoltaïque permet de capter le rayonnement du soleil afin de le transformer en énergie électrique. Pour effectuer cette transformation, les cellules photovoltaïques utilisent l’effet photovoltaïque.
Découvert en 1839, l’effet photovoltaïque consiste en la rencontre des électrons présents dans les matériaux semi-conducteurs avec les photons présents dans le rayonnement solaire. Cette rencontre crée alors une énergie électrique, qui se traduira par la création d’un courant continu grâce au système de polarisation de la cellule photovoltaïque (+ et – comme une pile !).
Il existe un certain nombre de cellules photovoltaïques, cependant elles ne sont pas toutes destinées à être utilisées pour vos panneaux photovoltaïques.
On citera par exemple les cellules photovoltaïques en silicium amorce en couche mince qui servent principalement dans les systèmes de moindre puissance (Calculatrice solaire, lampe solaire…), par son faible rendement, cette cellule n’est pas intéressante à exploiter dans le cadre d’une installation solaire d’autoconsommation.
Le silicium polycristallin est composé d’une multitude de cristaux de silicium assemblés entre eux. On reconnaît la cellules polycristalline par sa couleur bleuté et non uniforme.
Par sa composition fragmentée, ce dernier dispose d’une moins bonne absorption des rayonnements solaires que son homologue monocristalline. Cette caractéristique lui confère un rendement moins important en comparatif, cependant les cellules en silicium polycristallin reste aujourd’hui les moins chères du marché.
Le silicium monocristallin est composé d’un seul cristal de silicium reconnaissable à sa couleur uniforme.
Sa structure régulière et homogène lui permet d’avoir un taux d’absorption des rayonnements solaires plus important et donc un rendement accru par rapport au silicium polycristallin. Ce qui en fait la cellule la plus répandue dans la fabrication d’installations photovoltaïques résidentielles et tertiaire.
Beaucoup de recherches s’intéressent aujourd’hui aux cellules photovoltaïques d’avenir. Qu’il s’agisse d’augmenter le rendement, de réduire l’emprunte carbone de la fabrication des cellules photovoltaïques ou de les rendre plus abordable, certaines nouvelles cellules photovoltaïques à l’étude sont très prometteuses.
Le Pérovskite est le minéral considéré comme étant le plus abondant sur Terre ce qui en fait un candidat parfait pour intensifier le déploiement de l’énergie solaire sur les territoires.
C’est un minéral relativement souple, d’aspect métallique, de couleur noire/brune mais qui peut être transparent, on lui découvre en 2012 des propriétés photovoltaïques intéressantes.
La cellule en Pérovskite est très intéressante car elle permet d’envisager des installations solaires plus performantes mais également de nouvelles utilisations en lien direct avec sa capacité à être transparente, notamment pour une utilisation en vitrage par exemple.
Actuellement, les recherches se concentrent sur l’amélioration de la durabilité des cellules afin de rendre cette solution viable dans la durée.
Elle est composée de matériaux semi-conducteurs de synthèse en fines couches, qui sont ensuite déposées dans une solution liquide et placées entre deux électrodes.
Les cellules organiques disposent de deux avantages considérables :
Ce qui pourrait en faire une excellente candidate pour le développement du futur de l’énergie électrique, cependant aujourd’hui ces cellules montrent des niveaux de rendement bien inférieurs aux autres solutions actuellement en laboratoire.
La solution abordée actuellement est le couplage en cellule tandem de cellules organiques et de cellules en pérovskite.
La cellule tandem est en réalité la combinaison de plusieurs types de cellules dans le but de combiner les bénéfices de plusieurs technologies afin de booster le rendement des cellules photovoltaïques.
Les recherches les plus prometteuses concernent la combinaison de la pérovskite et du silicium qui d’année en année bas des records de rendement en laboratoire pour atteindre 34.6% de rendement en 2024.
Le gros défi aujourd’hui est de rendre les cellules tandem plus abordables afin de pouvoir les déployer au niveau industriel.
Le rendement d’une cellule photovoltaïque est exprimé en pourcentage. C’est en réalité le part d’énergie produite par rapport à la quantité d’énergie reçue par la cellule.
Plus le rendement sera élevé, moins il faudra de cellules pour produire une même quantité d’énergie. C’est pourquoi il s’agit aujourd’hui d’un véritable enjeu dans le développement de l’énergie solaire.
| Type de cellule | Composition | Rendement maximum | Durée de vie | Coût |
|---|---|---|---|---|
| Polycristalline | Multi cristaux de silicium | 23.3% | Environ 30 ans | 💰 |
| Monocristalline | Un cristal de silicium | 27.6% | Environ 30 ans | 💰💰 |
| Pérovskite | Un cristal de pérovskite | 27% | Environ 10 ans | 💰💰 |
| Organique | Matériaux semi-conducteurs de synthèse | 19.2% | Environ 10 ans | 💰 |
| Tandem | Pérovskite et silicium monocristallin | 34.6% | Environ 25 ans | 💰💰💰 |
En conclusion, aujourd’hui seulement deux technologies de cellules photovoltaïques sont couramment utilisées dans la fabrication des installations solaire résidentielles et tertiaires, les cellules monos et polycristallines. Cependant comme le montre le graphique de rendement des cellules à l’étude proposé par l’NREL, les chercheurs redoublent d’effort ces dernières années afin de trouver des solutions toujours plus innovantes pour réduire l’impact environnemental, booster le rendement ou envisager de nouvelles applications aux cellules photovoltaïques.
L’installation de panneaux photovoltaïques est une solution efficace pour réduire votre facture d’électricité, cependant ces travaux représentent un investissement important. Nous avons regroupé pour vous l’ensemble des aides dont vous pouvez disposer pour la réalisation de votre projet solaire.
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