La cellule au silicium amorphe dite « à simple jonction » délivre le rendement le plus faible parmi les technologies au silicium amorphe, de 5 à 9 %, mais aussi les prix le plus intéressants, de l'ordre de 1 EUR/W. [info bulle : le texte sur le prix]
Par ailleurs, elle constitue l'assemblage le plus simple qui soit capable de donner un matériau photovoltaïque : l'empilement d'une couche dopée positivement (p), d'une couche non-dopée ou couche intrinsèque (i) et d'une couche dopée négativement (n). Par conséquent, l'empilement s'appelle jonction p-i-n.
[schéma ?]
Ce type de module est fabriqué par la plupart des constructeurs de la filière amorphe. En France, seuls deux constructeurs existent, Solems et Free Energy. Ils produisent des modules de faible puissance pour des petites applications, moins de 20 W en général.
II. Double jonction ou Tandem
Il existe plusieurs types de cellule à double jonction, appelées aussi cellules tandem. Elles ont un rendement meilleur que les jonctions simples, pouvant aller jusqu'à 10, voire 12 %. Pour le prix, il n’y a presque pas de différence avec la technologie simple jonction. Ainsi, les panneaux double jonction les moins chers coûteront environ 1 EUR/W. [info bulle : le texte sur le prix]
Le principe de base ici est la combinaison des propriétés optiques de deux semi-conducteur différents. Un exemple courant est l'assemblage silicium cristallin sur silicium amorphe. La bande cristalline va absorber la lumière la plus intense, mais laissera passer le rayonnement diffus. Celui-ci sera récupéré par la deuxième couche qui, elle, est adaptée à ce type de rayonnement.
[schéma]
Le terme tandem pourra également désigner des triples assemblages, ou d'autres types de double jonction. L'idée reste toutefois la même : conjuguer les propriétés de différents types de semi-conducteur dans le but de capter, au final, plus de lumière.
Au même titre que pour la filière simple jonction, ces modules sont fabriqués par la plupart des constructeurs du secteur touchant au silicium couches minces.
III. Triple et Multijonction
La triple, ou multijonction (plus de trois couches), obéit au même principe que les modules photovoltaïques tandem : différents alliages semi-conducteurs sont assemblés pour capter un plus large spectre lumineux. Le rendement en est amélioré : variant de 6 à 13 %. Mais, le prix aussi est plus élevé, entre 2 et 3 EUR/W environ en 2009.
Le prix du laminé triple-jonction dépend fortement du degré d’imperméabilité. Ainsi, le coût du module varie beaucoup en fonction de l’étanchéité choisie par la client.
Le record de performance de 13 % stabilisés est détenu par Unisolar qui développe la technologie depuis 1990. Le constructeur américain propose des modèles constitués de trois alliages en couches minces : une première tranche de silicium amorphe est couplée avec deux couches de silicium-germanium à teneur d'hydrogène variable. L'effet obtenu est tel que la première bande captera plus de lumière bleue, la seconde aura davantage d'influence dans le vert et, enfin, la dernière couche absorbera la lumière rouge. Cette disposition des couches par couleur permet à la technologie triple jonction de produire autant d’électricité que les panneaux cristallins, malgré le fait que ces derniers ont un bien meilleur rendement.
Aujourd’hui, parce qu’ils s’adaptent bien aux contraintes physiques d’une installation solaire (ombres, lumière diffuse, chaleur, inclinaison non-optimale) les modules triple-jonction sont principalement destinés à l’intégration au bâti. Mais, pour l’instant, ce sont surtout les professionnels qui les utilisent. En effet, la technologie reste encore très peu connue du grand public.
Copyright Unisolar
Enfin, c’est en faisant appel à ce genre de technologie que les instituts de recherche, comme le NREL (Laboratoire de Recherche sur les Énergies Renouvelables aux États-Unis), ont pu mettre au point les panneaux les plus performants, avec des rendements pouvant atteindre 41,6 % (couplage de semi-conducteurs rares comme GaInP, GaAs, GaInAs...). Mais, étant donné leur coût ils ne sont utilisés que pour des applications aérospatiales (satellites artificiels et stations en orbite).
IV. Avantages
Faible épaisseur : 0,5 à 0,2 micro-mètres
Grands panneaux
Pose facile
Grâce à leur caractère souple, ils seront également plus faciles à installer.
Fabrication moins énergivore
Fonctionnement même avec des nuages
Meilleure résistance à la température
Plus d'énergie pour une même puissance installée Attention : pour une même puissance installée en amorphe et en cristallin, la première installation occupera beaucoup plus de place.
Moins cher que le silicium cristallin, entre 1 et 2 EUR/W
V. Inconvénients
Faibles rendements : 5 à 11 %
Perte de rendement pendant les premiers mois de fonctionnement
Les couches minces, en général, souffrent d'un phénomène appelé la « stabilisation sous lumière » : pendant les premiers mois d'utilisation, les panneaux perdent en rendement, mais, au bout d'un de quelques mois, les performances sont fixées et les rendements ne varient plus. À cause de cette stabilisation, les fabricants et les utilisateurs ont longtemps perçu ces panneaux comme étant peu fiables. Aujourd'hui toutefois, les constructeurs considèrent que le phénomène est maîtrisé et la plupart annoncent les rendements des modules « après stabilisation ».
Une vie courte : 10 ans
Pas très écolo
Les process industriels ne sont pas encore bien maîtrisés Alors que la filière cristalline se développe depuis plus d'un demi-siècle, l'industrie amorphe n'a qu'une trentaine d'années à peine.
VI. Micromorphe
Mi-cristallin, mi-couche mince, les modules micromorphes ont des rendements meilleurs que la double jonction, entre 8 et 11 %. Et le coût est environ 30 % inférieur à celui des panneaux monocristallins, soit en général moins de 2 EUR/W.
En augmentant la teneur d'hydrogène dans le processus de fabrication, il y a formation de microcristaux. La couche ainsi formée a, à la fois, les propriétés des modules couches minces et des panneaux cristallins. Le matériau est dit microcristallin. C'est en l'associant avec une simple jonction que les panneaux micromorphes sont obtenus.
copyright Inventux
L'avantage de la technologie est une meilleure absorption de l'ensemble du spectre visible par rapport à l'amorphe. Jusqu'à très récemment, le développement de la filière a été limité par la lenteur du procédé de fabrication. Toutefois, des nouvelles avancées de l'industrie ont permis de mettre au point, très récemment, des modèles en série.
La société japonaise Kaneka est la première à avoir commercialisé la technologie. Également, depuis 2008, l'allemand Inventux développe des produits micromorphes pour les particuliers et professionnels. Mais, pour l'instant, c'est Sharp le leader de ce marché.
En France, le micromorphe est encore très peu développé. Il n'est utilisé que pour des centrales au sol.
Le panneau
Silicium monocristallin (SM)
Silicium polycristallin (SP)
Silicium amorphe (SA)
Technologies à base de SA
CdTe
CIS / CGIS
Utilisations
Système raccordé au réseau
Système autonome
Par ailleurs, elle constitue l'assemblage le plus simple qui soit capable de donner un matériau photovoltaïque : l'empilement d'une couche dopée positivement (p), d'une couche non-dopée ou couche intrinsèque (i) et d'une couche dopée négativement (n). Par conséquent, l'empilement s'appelle jonction p-i-n.
[schéma ?]
Ce type de module est fabriqué par la plupart des constructeurs de la filière amorphe. En France, seuls deux constructeurs existent, Solems et Free Energy. Ils produisent des modules de faible puissance pour des petites applications, moins de 20 W en général.
Le principe de base ici est la combinaison des propriétés optiques de deux semi-conducteur différents. Un exemple courant est l'assemblage silicium cristallin sur silicium amorphe. La bande cristalline va absorber la lumière la plus intense, mais laissera passer le rayonnement diffus. Celui-ci sera récupéré par la deuxième couche qui, elle, est adaptée à ce type de rayonnement.
[schéma]
Le terme tandem pourra également désigner des triples assemblages, ou d'autres types de double jonction. L'idée reste toutefois la même : conjuguer les propriétés de différents types de semi-conducteur dans le but de capter, au final, plus de lumière.
Au même titre que pour la filière simple jonction, ces modules sont fabriqués par la plupart des constructeurs du secteur touchant au silicium couches minces.
Le record de performance de 13 % stabilisés est détenu par Unisolar qui développe la technologie depuis 1990. Le constructeur américain propose des modèles constitués de trois alliages en couches minces : une première tranche de silicium amorphe est couplée avec deux couches de silicium-germanium à teneur d'hydrogène variable. L'effet obtenu est tel que la première bande captera plus de lumière bleue, la seconde aura davantage d'influence dans le vert et, enfin, la dernière couche absorbera la lumière rouge. Cette disposition des couches par couleur permet à la technologie triple jonction de produire autant d’électricité que les panneaux cristallins, malgré le fait que ces derniers ont un bien meilleur rendement.
Aujourd’hui, parce qu’ils s’adaptent bien aux contraintes physiques d’une installation solaire (ombres, lumière diffuse, chaleur, inclinaison non-optimale) les modules triple-jonction sont principalement destinés à l’intégration au bâti. Mais, pour l’instant, ce sont surtout les professionnels qui les utilisent. En effet, la technologie reste encore très peu connue du grand public.
Copyright Unisolar
Enfin, c’est en faisant appel à ce genre de technologie que les instituts de recherche, comme le NREL (Laboratoire de Recherche sur les Énergies Renouvelables aux États-Unis), ont pu mettre au point les panneaux les plus performants, avec des rendements pouvant atteindre 41,6 % (couplage de semi-conducteurs rares comme GaInP, GaAs, GaInAs...). Mais, étant donné leur coût ils ne sont utilisés que pour des applications aérospatiales (satellites artificiels et stations en orbite).
Attention : pour une même puissance installée en amorphe et en cristallin, la première installation occupera beaucoup plus de place.
Alors que la filière cristalline se développe depuis plus d'un demi-siècle, l'industrie amorphe n'a qu'une trentaine d'années à peine.
En augmentant la teneur d'hydrogène dans le processus de fabrication, il y a formation de microcristaux. La couche ainsi formée a, à la fois, les propriétés des modules couches minces et des panneaux cristallins. Le matériau est dit microcristallin. C'est en l'associant avec une simple jonction que les panneaux micromorphes sont obtenus.
copyright Inventux
L'avantage de la technologie est une meilleure absorption de l'ensemble du spectre visible par rapport à l'amorphe. Jusqu'à très récemment, le développement de la filière a été limité par la lenteur du procédé de fabrication. Toutefois, des nouvelles avancées de l'industrie ont permis de mettre au point, très récemment, des modèles en série.
La société japonaise Kaneka est la première à avoir commercialisé la technologie. Également, depuis 2008, l'allemand Inventux développe des produits micromorphes pour les particuliers et professionnels. Mais, pour l'instant, c'est Sharp le leader de ce marché.
En France, le micromorphe est encore très peu développé. Il n'est utilisé que pour des centrales au sol.