PHOTOVOLTAÏQUE

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Cellules à base de matériaux composés

En dehors du silicium, de nombreux matériaux semi-conducteurs peuvent être envisagés, qui sont en principe capables de donner des rendements de conversion élevés, voire supérieurs à ceux du silicium. Il s'agit essentiellement de semi-conducteurs binaires ou ternaires, employés sous forme d'homojonctions ou d'hétérojonctions, de diodes Schottky ou de structures M.I.S. (métal isolant semi-conducteur). Les filières les plus importantes de ces matériaux déposés en couches minces sont décrites ci-après.

Famille des chalcosites et chalcopyrites

Le sulfure de cadmium (CdS) a permis de préparer des cellules de faible coût dont l'élément sensible est le sulfure de cuivre (Cu2S) et la barrière de potentiel une hétérojonction. Bien que des rendements de l'ordre de 10 p. 100 aient été mesurés, ces cellules n'ont connu que des échecs dans leur industrialisation, en raison de leur évolution lente dans le temps, qui se traduit par une dégradation progressive des performances, liée à la migration du cuivre.

Contrairement à la structure précédente, les hétérojonctions à base de cuivre, d'indium et de sélénium (CuInSe2) souvent dénommées CIS, se sont rapidement révélées être plus stables dans le temps et ont permis de franchir, dès 1980, la barre des 10 p. 100 de rendement de conversion (fig. 6). En effet, le CuInSe2 et l'ensemble des composés de chalcopyrite sont des semi-conducteurs qui ont un coefficient d'absorption très élevé, même pour des longueurs d'onde proches du seuil. Parmi les laboratoires en avance sur les matériaux de ce type, il convient de citer l'université de Stockholm (Suède) et surtout le NREL aux États-Unis qui détient le record actuel de 18,6 p. 100 (fig. 6). Actuellement la société Wurtz Solar en Allemagne est une des premières à se lancer dans la commercialisation de modules de 30 cm × 90 cm a base de CuInSe2.

Composés II-VI

Parmi les autres composés des colonnes II-VI du tableau périodique, le tellurure de cadmium (CdTe) et le séléniure de cadmium (CdSe) se prêteraient bien à la réali [...]


Médias de l’article

Gisement solaire : répartition

Gisement solaire : répartition
Crédits : Encyclopædia Universalis France

carte

Photovoltaïque : bande d'une cellule à jonction n+p

Photovoltaïque : bande d'une cellule à jonction n+p
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Photovoltaïque : fonctionnement d'une cellule

Photovoltaïque : fonctionnement d'une cellule
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Photovoltaïque : rendement de conversion énergétique d'une cellule

Photovoltaïque : rendement de conversion énergétique d'une cellule
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

Tous les médias



1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 20 pages




Écrit par :

  • : ingénieur de recherche au C.N.R.S., docteur-ès sciences physiques (doctorat d'État), membre du programme énergie du C.N.R.S.

Classification


Autres références

«  PHOTOVOLTAÏQUE  » est également traité dans :

ÉNERGIES RENOUVELABLES

  • Écrit par 
  • Daniel CLÉMENT
  •  • 15 609 mots
  •  • 18 médias

Dans le chapitre « La conversion photovoltaïque »  : […] La conversion photovoltaïque permet de transformer le rayonnement solaire directement en énergie électrique. C’est ce que l’on appelle l’effet photovoltaïque qui fut présenté à l’Académie des sciences par Alexandre Edmond Becquerel en 1839, en s’appuyant sur les travaux de son père, Antoine César Becquerel. Les cellules photovoltaïques, dispositifs composés de matériaux semi-conducteurs (essentie […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/energies-renouvelables/#i_99140

FINANCEMENT PARTICIPATIF ou CROWDFUNDING

  • Écrit par 
  • Jean-Charles DUFEU
  •  • 3 605 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Ressorts et motivations : un mode d’engagement adapté au xxie siècle »  : […] Le crowdfunding est par définition ouvert à tous : toute personne majeure peut proposer un projet pour collecter de l’argent via un financement participatif, et chacun peut y participer. Il n’y a pas de typologie exhaustive des porteurs de projets, et encore moins des contributeurs. Néanmoins, les artistes et créateurs d’entreprise en constituent une part importante. Le crowdfunding , voie altern […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/financement-participatif-crowdfunding/#i_99140

MÉTAUX RARES

  • Écrit par 
  • Christian HOCQUARD
  •  • 6 416 mots
  •  • 7 médias

Dans le chapitre « Un enjeu stratégique »  : […] Le développement de nouvelles technologies – permettant de faire face tant aux défis du réchauffement climatique et du développement durable qu'à la forte concurrence industrielle des pays émergents – est fondé sur de nouveaux matériaux. Tous les secteurs industriels sont concernés : les énergies vertes du photovoltaïque (technologies en couches minces de type CIGS – cuivre-indium-gallium-séléniu […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/metaux-rares/#i_99140

NANOFILS SOLAIRES

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 325 mots

L' amélioration de l'efficacité des cellules solaires est un défi que tentent de relever de nombreux physiciens et ingénieurs de par le monde. Le récent travail d'une équipe germano-suédoise pourrait bien ouvrir la voie à une nouvelle et prometteuse application. Il s'agit de la réalisation de cellules photovoltaïques fabriquées comme un tapis hérissé de nanofils de phosphures d'indium (InP), un s […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nanofils-solaires/#i_99140

SÉLÉNIUM

  • Écrit par 
  • Bernard GAUDREAU
  •  • 2 075 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Sources et utilisations. Toxicité »  : […] Le sélénium a constitué un sous-produit de l' acide sulfurique tant que celui-ci a été obtenu par le procédé des chambres de plomb. Maintenant, il provient essentiellement des boues anodiques obtenues lors de l'affinage électrolytique du cuivre qui contiennent aussi Te, Cu, Pb, Au, Ag, etc. Ces boues peuvent être soumises à un traitement oxydant par voie sèche (grillage en milieu alcalin) ou par […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/selenium/#i_99140

SILICIUM

  • Écrit par 
  • Jacques DUNOGUÈS, 
  • Michel POUCHARD
  •  • 5 600 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Applications »  : […] L'essentiel (≈ 95 p. 100) des composants électroniques actuels est à base de silicium monocristallin ; la fiabilité et les performances, qui ne cessent d'augmenter, ont conduit à la révolution technique (informatique, communications, robotique) de la fin du xix e  siècle. Par ailleurs, les problèmes énergétiques liés aux hydrocarbures (approvisionnement, pollution, effet de serre) ont conduit à re […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/silicium/#i_99140

THERMIQUE

  • Écrit par 
  • Bruno CHÉRON
  •  • 4 736 mots
  •  • 8 médias

Dans le chapitre « Rendement des cellules photovoltaïques »  : […] Les cellules photovoltaïques convertissent le rayonnement en électricité. Leur rendement, qui, actuellement, peut atteindre 15 p. 100 à 20  0 C, décroît lorsque la température augmente, à raison d’environ 4 à 5 p. 100 par 10  0 C. Il est donc judicieux de refroidir la face arrière d’un panneau solaire pour optimiser la puissance électrique qu’il produit. L’énergie thermique récupérée peut être ut […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/thermique/#i_99140

Voir aussi

Pour citer l’article

Jean-Claude MULLER, « PHOTOVOLTAÏQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 06 décembre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/photovoltaique/