Les panneaux solaires photovoltaiques : le silicium

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Pour produire du silicium, le sable est chauffé à 1700 °C dans des fours où il est mis en réaction avec du carbone.

Sommaire

  1. Qu'est-ce que le silicium ?
  2. Comment se présente le silicium ?
  3. Comment est composé un panneau solaire photovoltaïque ?
  4. Qu'est-ce qu'un générateur photovoltaïque ?
  5. L'optimisation de la position et de l'inclinaison des capteurs est primordiale
  6. Les éléments d'une installation de panneaux solaires photovoltaïques

1. Qu'est-ce que le silicium ?

Le produit de cette réaction est appelé silicium métallurgique. Le silicium est un matériau produit par l'industrie métallurgique à partir de sable ou de quartz, riches en silice. Ces matières contiennent encore de 0,5 à 2 % d'impuretés (fer, calcium, etc.), qu'il convient ensuite d'éliminer par réaction chimique. L'industrie du panneau photovoltaïque représente une part infime du sable extrait (environ moins de  1 % de la consommation mondiale de silicium). La majeure partie du silicium sert à la production d'alliages métalliques, à l'industrie automobile, à la production de silicone, etc.

Minerai de silicium encyclopédie Acqualys

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Ci-dessus, le minerai de silicium servant à l'élaboration des panneaux photovoltaïques. Photo Picbleu®

2. Comment se présente le silicium ?

Les industries chimiques livrent leur silicium aux fabricants de cellules photovoltaïques qui utilisent différents procédés pour faire fondre ce silicium et lui donner la forme souhaitée. Le silicium est soit étiré en un gros cylindre de cristal homogène (monocristallin), soit fondu dans un creuset pour donner un lingot (polycristallin), soit étiré en fin ruban (polycristallin). Ces lingots ou rubans sont sciés en très fines plaquettes (130 à 300 microns d'épaisseur). Une des faces de la plaquette est « sensibilisée » par une matière comptant des électrons excédentaires (phosphore) par rapport au silicium, l’autre face par un élément déficitaire en électrons (bore). La cellule est ainsi polarisée. Elle est recouverte sur sa face arrière d'une couche d'aluminium et sur la face exposée au soleil d'une couche antireflet, qui donne cet aspect caractéristique bleu au silicium polycristallin. Sous l'effet de la lumière du soleil (les photons), les électrons sont délocalisés et migrent d'une polarité à l'autre. Des fils métalliques disposés sur les cellules canalisent et collectent ces électrons pour générer du courant électrique. Pour résister pendant plus de 25 ans à l'humidité, les cellules sont hermétiquement recouvertes d'une matière plastique : l'EVA (éthylène-acétate de vinyle).

Selon le type de module photovoltaïque :

  •  soit les cellules sont prises entre deux plaques en verre,
  •  soit les cellules sont placées entre une plaque de verre et une feuille de Tedlar (fluorure de polyvinyle).

Dans tous les cas, l'ensemble des composants est généralement fixé dans un cadre d’aluminium.

3. Comment est composé un panneau solaire photovoltaïque ?

Un panneau photovoltaïque (appelé également module) est généralement composé de plusieurs cellules, assemblées en série pour atteindre une tension d'au moins 12 volts (chaque cellule délivre une tension de 0,5 volt). Le composant essentiel d'une cellule est un matériau semi-conducteur. Pour l'énorme majorité des panneaux destinés aux particuliers, ce semi-conducteur est du silicium, monocristallin (aspect uni noir) ou polycristallin (aspect d'une mosaïque bleue).

4. Qu'est-ce qu'un générateur photovoltaïque ?

Un générateur photovoltaïque est constitué de modules photovoltaïques (assemblage de cellules photovoltaïques) et d'un onduleur. Le générateur produit de l'électricité sous forme de courant continu transformé en courant alternatif par l'onduleur. Ce courant alternatif est identique à celui du réseau dans lequel il est injecté.

5. L'optimisation de la position et de l'inclinaison des capteurs est primordiale

Installation de panneaux solaires photovoltaïques

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pour son installation photovoltaïque, il faut connaître les principaux angles de position du soleil pour optimiser la position et l’inclinaison des capteurs.  Photo Picbleu®

6. Les éléments d'une installation de panneaux solaires photovoltaïques

  • Panneaux solaires
  • Onduleur
  • CMP (Coffret Mesure Protection)
  • Compteurs
  • Flux électrique
  • Réseau
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