Les cellules monocristallines et polycristallines sont les plus répandues (environ 90% du marché). Leur rendement et leur coût sont assez élevés.
Cellules monocristallines
Il s’agit des photopiles de première génération. Lors du refroidissement, le silicium fondu se solidifie en ne formant qu’un seul cristal de grande dimension. On découpe ensuite le cristal en fines tranches qui donneront les cellules, qui sont en général d’un bleu uniforme. Elles ont un très bon rendement (12 à 20%, environ 150 Wc/m²), leur durée de vie est importante (+/- 30 ans) mais la méthode de production est laborieuse et le rendement est faible sous un faible éclairement.
Cellules poly ou multicristallines
Pendant le refroidissement du silicium, il se forme plusieurs cristaux. Ce genre de cellule est également bleue, mais pas uniforme, on distingue des motifs créés par les différents cristaux. Vu de près, leurs orientations se révèlent être différentes. Elles ont une durée de vie égale à celles des cellules mono-cristallines (+/- 30 ans), un rendement un peu moins élevé (de 11 à 15%, environ 100 Wc/m²), et un coût inférieur.
Pendant le refroidissement du silicium dans une lingotière, il se forme plusieurs cristaux : La cellule.
COUCHES MINCES
Les couches minces sont livrées en rouleaux et collées directement sur les bacs aciers ou des membranes d'étanchéité du toit. La filière devient compétitive dans les cas où de grandes surfaces sont disponibles (pour les toitures industrielles par exemple).
Cellule sans silicium en couche mince CIS
Elles représentent la nouvelle génération de cellules solaires sous forme de films minces, de type cuivre-indium-sélénium (CIS). Les matières premières nécessaires à la fabrication des cellules CIS sont plus faciles à se procurer que le silicium utilisé dans les cellules photovoltaïques classiques. De plus, leur efficacité de conversion énergétique est la plus élevée à ce jour pour des cellules photovoltaïques en couche mince. Elles permettent de s’affranchir du silicium. Les matériaux utilisés ne causent pas de problème de toxicité. Elles ont les meilleurs rendements des cellules photovoltaïques en couche mince ( 9 à 11%), mais ces rendements restent faibles car les cellules en couche mince nécessitent une surface plus importante pour atteindre les mêmes rendements que les cellules épaisses.
Cellule silicium amorphe en couche mince
Cette technologie permet d'utiliser des couches très minces de silicium qui sont appliquées sur du verre, du plastique souple ou du métal, par un procédé de vaporisation sous vide.
Le silicium lors de sa transformation, produit un gaz, qui est projeté sur une feuille de verre. La cellule est gris très foncé ou marron. C’est la cellule des calculatrices et des montres dites ''solaires''. Les cellules sont beaucoup moins chères, mais leur rendement n’est pas très élevé (5 à 9 % environ 60 Wc/m²) et la durée de vie des cellules est assez courte (+/- 10 ans).
MULTI COUCHE
Les cellules multi-jonction
Elles sont composées de différentes couches qui permettent de convertir différentes parties du spectre solaire et ainsi d’obtenir les meilleurs rendements de conversion. Elles permettent d’obtenir des rendements inégalés (environ 40%) mais elles n’ont pas encore d’application commerciale.
Les cellules Tandem
Empilement monolithique de deux cellules simples. En combinant deux cellules (couche mince de silicium amorphe sur silicium cristallin par exemple) absorbant dans des domaines spectraux se chevauchant, on améliore le rendement théorique par rapport à des cellules simples distinctes, qu'elles soient amorphes, cristallines ou microcristallines. Elles ont une sensibilité élevée sur une large plage de longueur d'onde. Leur rendement est excellent. En revanche, le coût est élevé, à cause de la superposition de deux cellules.
ORGANIQUES
La couche active est constituée de molécules organiques. Apparues dans les années 1990, elles bénéficient du faible coût des semi-conducteurs organiques ainsi que de nombreuses simplifications potentielles dans le processus de fabrication. Encore au stade de recherche expérimentale, le record de rendement est compris entre 4 et 5% en laboratoire. Avant une possible commercialisation, des avancées concernant l'efficacité et l'encapsulation doivent encore être réalisées. En effet, l'oxygène, très électronégatif, réagit avec les électrons en excès et réduit fortement le niveau de dopage.
Les cellules polymères photovoltaïques
Elles désignent des macromolécules organiques dérivées de la pétrochimie, dont les procédés de fabrication sont bien moins consommateurs d'énergie que ceux mis en œuvre pour les cellules à base de semi-conducteurs minéraux. Leur coût de revient est bien plus faible et elles sont plus légères et moins fragiles. Leur nature flexible les rend même aptes à s'intégrer à des matériaux souples en polymères organiques ou en silicones, voire à des fibres textiles. Leur développement peut tirer parti des progrès du génie chimique, par exemple dans l'auto-assemblage de ces molécules. Leur principale faiblesse réside dans leur durée de vie encore limitée induite par la dégradation des polymères lorsqu’ils sont exposés au soleil.
Il existe aussi les cellules photovoltaïques hybrides et les cellules photovoltaïques organiques moléculaires.
Le panneau
Les différents modules photovoltaïques
COUCHES EPAISSES
Cellules monocristallines
Il s’agit des photopiles de première génération. Lors du refroidissement, le silicium fondu se solidifie en ne formant qu’un seul cristal de grande dimension. On découpe ensuite le cristal en fines tranches qui donneront les cellules, qui sont en général d’un bleu uniforme. Elles ont un très bon rendement (12 à 20%, environ 150 Wc/m²), leur durée de vie est importante (+/- 30 ans) mais la méthode de production est laborieuse et le rendement est faible sous un faible éclairement.
Cellules poly ou multicristallines
Pendant le refroidissement du silicium, il se forme plusieurs cristaux. Ce genre de cellule est également bleue, mais pas uniforme, on distingue des motifs créés par les différents cristaux. Vu de près, leurs orientations se révèlent être différentes. Elles ont une durée de vie égale à celles des cellules mono-cristallines (+/- 30 ans), un rendement un peu moins élevé (de 11 à 15%, environ 100 Wc/m²), et un coût inférieur.
Pendant le refroidissement du silicium dans une lingotière, il se forme plusieurs cristaux : La cellule.
Cellule sans silicium en couche mince CIS
Elles représentent la nouvelle génération de cellules solaires sous forme de films minces, de type cuivre-indium-sélénium (CIS). Les matières premières nécessaires à la fabrication des cellules CIS sont plus faciles à se procurer que le silicium utilisé dans les cellules photovoltaïques classiques. De plus, leur efficacité de conversion énergétique est la plus élevée à ce jour pour des cellules photovoltaïques en couche mince. Elles permettent de s’affranchir du silicium. Les matériaux utilisés ne causent pas de problème de toxicité. Elles ont les meilleurs rendements des cellules photovoltaïques en couche mince ( 9 à 11%), mais ces rendements restent faibles car les cellules en couche mince nécessitent une surface plus importante pour atteindre les mêmes rendements que les cellules épaisses.
Cellule silicium amorphe en couche mince
Cette technologie permet d'utiliser des couches très minces de silicium qui sont appliquées sur du verre, du plastique souple ou du métal, par un procédé de vaporisation sous vide. Le silicium lors de sa transformation, produit un gaz, qui est projeté sur une feuille de verre. La cellule est gris très foncé ou marron. C’est la cellule des calculatrices et des montres dites ''solaires''. Les cellules sont beaucoup moins chères, mais leur rendement n’est pas très élevé (5 à 9 % environ 60 Wc/m²) et la durée de vie des cellules est assez courte (+/- 10 ans).
Elles sont composées de différentes couches qui permettent de convertir différentes parties du spectre solaire et ainsi d’obtenir les meilleurs rendements de conversion. Elles permettent d’obtenir des rendements inégalés (environ 40%) mais elles n’ont pas encore d’application commerciale.
Les cellules Tandem
Empilement monolithique de deux cellules simples. En combinant deux cellules (couche mince de silicium amorphe sur silicium cristallin par exemple) absorbant dans des domaines spectraux se chevauchant, on améliore le rendement théorique par rapport à des cellules simples distinctes, qu'elles soient amorphes, cristallines ou microcristallines. Elles ont une sensibilité élevée sur une large plage de longueur d'onde. Leur rendement est excellent. En revanche, le coût est élevé, à cause de la superposition de deux cellules.
Les cellules polymères photovoltaïques
Elles désignent des macromolécules organiques dérivées de la pétrochimie, dont les procédés de fabrication sont bien moins consommateurs d'énergie que ceux mis en œuvre pour les cellules à base de semi-conducteurs minéraux. Leur coût de revient est bien plus faible et elles sont plus légères et moins fragiles. Leur nature flexible les rend même aptes à s'intégrer à des matériaux souples en polymères organiques ou en silicones, voire à des fibres textiles. Leur développement peut tirer parti des progrès du génie chimique, par exemple dans l'auto-assemblage de ces molécules. Leur principale faiblesse réside dans leur durée de vie encore limitée induite par la dégradation des polymères lorsqu’ils sont exposés au soleil.
Il existe aussi les cellules photovoltaïques hybrides et les cellules photovoltaïques organiques moléculaires.