Le silicium

Le silicium, vous en avez peut-être déjà entendu parler dans le milieu du solaire. Dans cet article nous vous expliquons tout ce qui est nécessaire pour comprendre ce matériau.

Qu’est ce que le silicium ?

Le silicium est un matériau semi-conducteur que l’on utilise dans la fabrication des cellules photovoltaïques. Il est issu de la silice que l’on trouve notamment dans le sable et le quartz. La silice est l’élément le plus présent sur Terre après l’oxygène, et représenterait 27% de la croute terrestre.

Pour produire le silicium il faut chauffer la silice à 3000° dans des fours puis, une fois qu’il est à l’état liquide, le purifier de 99,999% de ses impuretés.

Contrairement à ce que l’on peut penser, l’industrie photovoltaïque est un faible consommateur de sable. En effet elle ne représente que 1% du sable extrait dans le monde. 

Le silicium dans les photovoltaïque

Les fabricants de cellules photovoltaïques récupèrent le silicium auprès des industries chimiques et le font fondre par certains procédés afin d’obtenir la forme dont ils ont besoin. Le silicium monocristallin se présentera sous forme de gros cylindre, le polycristallin lui pourra être présenté sous forme de lingot ou ruban. Ces lingots ou rubans sont ensuite sciés en très fines plaquettes de 130 à 300 microns d’épaisseur.

Afin de polariser la cellule, la plaquette est séparée en deux faces. L’une d’elle sensibilisé par une matière qui comprend des électrons excédentaires et l’autre par une matière déficitaire en électrons. Puis cette cellule est recouverte d’une couche anti-reflet sur la face exposée au soleil et d’une couche d’aluminium sur la face arrière.

Les électrons migrent d’une polarité à l’autre sous l’effet de la lumière. Ceux-ci sont canalisés et collectés afin de générer du courant électrique.

Les cellules sont ensuite recouvertes d’EVA, qui est une matière plastique leur permettant de résister à l’humidité pendant plus de 25 ans.

Les 3 types de silicium

Il existe 3 types de silicium, tous présentés sous différentes formes, avec chacun leurs caractéristiques, leurs avantages et leurs inconvénients. Il faut savoir que la plupart du temps, ce sera le silicium monocristallin qu’il faut préférer, c’est d’ailleurs celui-ci que nous utilisons chez V-LAM, mais regardons chaque type en détail.

Monocristallin

A ensoleillement égal, le silicium monocristallin offre de meilleur rendements (environ 3% de plus que le polycristallin), mais coute plus cher. Pour obtenir du silicium monocristallin il faut faire fondre le silicium qui devient alors une plaque de cristal de grande taille qui est ensuite découpée en fine tranches, celles-ci serviront à la fabrication de cellules photovoltaïques. On reconnait le silicium monocristallin grâce à son apparence noire uniforme. 

Polycristallin

Le silicium polycristallin offre un rendement pouvant aller de 11 à 15% et est moins onéreux que le monocristallin. On le reconnait à son aspect bleuté. Il est obtenu à partir de résidus de silicium monocristallin qui sont fondus dans un creuset à haute température pour créer une masse homogène. Une fois refroidi, le bloc (qui fait entre 150 et 200kg) est découpé verticalement puis horizontalement pour former des plaquettes.

Amorphe

Le silicium amorphe présente un rendement de 5 à 7 % et est caractérisé par son aspect gris froncé. Il est très peu onéreux à fabriquer par rapport aux autres siliciums. Pour produire des cellules photovoltaïques amorphe il faut utiliser un procédé de dépôts chimiques sous vide de plusieurs gaz par ce qu’on appelle PECVD (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition).

Nous arrivons donc à la fin de cet article sur le silicium. Vous comprenez désormais probablement mieux toutes les facettes de ce matériau. 

Si vous êtes encore assoifés de connaissance, vous pouvez par exemple aller lire notre article sur les différents types de panneaux solaires.