Quels sont les types de cellules solaires ? Travail, candidature (PDF)

Dans cet article, vous découvrirez les cellules solaires et leur principe de fonctionnement , différents types de cellules solaires , Leur construction et demande de cellules solaires. Aussi, téléchargez le PDF gratuit fichier de cet article.

Cellule solaire et types

Qu'est-ce qu'une cellule solaire ?

Dans la conversion photovoltaïque (PV), le rayonnement solaire tombe sur des dispositifs semi-conducteurs appelés cellules solaires qui convertissent directement la lumière du soleil en électricité.

Un diagramme schématique d'une cellule photovoltaïque (cellule PV) ou d'une cellule solaire est donné dans la figure.

Il repose sur l'effet de la lumière sur la jonction entre deux types de semi-conducteurs appelés type p et type n. Le type N a un excès d'électrons et le type p a un manque d'électrons.

Lorsqu'une lumière brillante brille sur une cellule, l'énergie de la lumière, c'est-à-dire le photon, permet aux électrons de se libérer de la jonction entre eux.

C'est ce qu'on appelle le photoélectrique. Pour le silicium monocristallin (4 électrons de valence), «p» est obtenu en dopant le silicium avec du bore (3 électrons de valence) et a généralement une épaisseur de 1 um; 'n' est obtenu par dopage à l'arsenic ou au phosphore (5 électrons de valence) et a généralement une épaisseur de 800 um.

Lire aussi :Qu'est-ce qu'un panneau solaire ? Leurs types, leur fonctionnement, leurs avantages et bien plus

Types de cellules solaires

Voici les différents types de cellules solaires utilisé dans les panneaux solaires :

1. Cellules solaires en silicium amorphe (a-Si).
2. Cellule solaire biohybride.
3. Cellule solaire de contact enterrée.
4. Cellule solaire au tellurure de cadmium (Cd Te).
5. Cellule PV concentrée (CVP et HCVP).
6. Cellules solaires au séléniure de cuivre, d'indium et de gallium (CI(G)S).
7. Cellule solaire en silicium cristallin (C-Si).
8. Cellule solaire à colorant.
9. Cellule solaire hybride.
10. Cellule solaire à jonctions multiples.
11. Cellule solaire monocristalline.
12. Cellule solaire à nanocristaux.
13. Cellule photoélectrochimique.
14. Cellule solaire à semi-conducteurs.
15. Cellule solaire à couche mince.
16. Cellules solaires à base de plaquettes.

N° 1 des cellules solaires en silicium amorphe (a-Si)

Ce sont des versions modifiées des cellules solaires à couches minces. Ce type de cellule solaire utilise trois couches de silicium amorphe de sorte que chacune ait une énergie de bande interdite différente. Les différentes bandes interdites permettent à chaque couche de répondre à une partie différente du spectre énergétique du Soleil afin d'augmenter l'efficacité de la conversion.

Les cellules amorphes offrent une efficacité plus élevée que les autres types et sont facilement disponibles. Mais, ils nécessitent deux fois plus de surface pour produire la même puissance qu'une cellule solaire monocristalline.

Cellule solaire biohybride #2

Les cellules solaires biohybrides sont composées de matière organique (contenant du carbone) qui est un photosystème et de matière inorganique (pas de carbone). Plusieurs couches du photosystème collectent l'énergie photonique, la convertissent en énergie chimique et créent un courant qui traverse la cellule.

Le principal avantage d'une cellule solaire biohybride est qu'elle convertit l'énergie solaire en électricité avec une efficacité de 100 %. Cela signifie que peu ou pas d'énergie est perdue lors du passage de l'énergie chimique à l'énergie électrique.

#3 Cellule Solaire de Contact Enterrée

La cellule solaire à contact enterré est une technologie de cellule solaire à haut rendement. Ces types fonctionnent sur la base d'un contact métallique plaqué à l'intérieur d'une rainure formée au laser.

Ils peuvent donner une meilleure performance d'environ 25% par rapport aux cellules solaires sérigraphiées commerciales. Les gains d'efficacité de la technologie de contact enterré offrent des avantages substantiels en termes de coûts et de performances.

Cellule solaire #4 au tellurure de cadmium (Cd Te)

Ce type de cellule solaire utilise du tellurure de cadmium dans une fine couche semi-conductrice conçue pour absorber et convertir la lumière du soleil en électricité. Ceux-ci agissent comme la couche de photoconversion primaire et absorbent la lumière la plus visible dans le premier micron du matériau.

Dans lequel la couche TCO crée un champ électrique qui convertit la lumière absorbée dans la couche CdTe en courant et tension. Ces systèmes sont beaucoup plus efficaces que le silicium cristallin comparable.

Cellule PV concentrée #5 (CVP et HCVP)

Les cellules photovoltaïques à concentration génèrent de l'énergie électrique de la même manière que les systèmes photovoltaïques conventionnels. Le CVP utilise généralement des miroirs incurvés pour concentrer la lumière du soleil sur de petites cellules solaires multi-jonctions très efficaces. Ceux-ci peuvent fournir une plus grande efficacité d'environ 40 % et sont également moins chers.

#6 Cellules Solaires Cuivre Indium Gallium Séléniure (CI(G)S)

Une cellule solaire au séléniure de cuivre, d'indium et de gallium est utilisée pour convertir l'énergie solaire en énergie électrique. Il est généralement fabriqué en déposant une fine couche de cuivre, d'indium, de gallium et de sélénium sur un support en verre ou en plastique, ainsi que des électrodes d'avant en arrière pour stocker le courant.

Étant donné que le matériau a un coefficient d'absorption élevé et absorbe fortement la lumière du soleil, un film beaucoup plus mince est nécessaire. Ces matériaux peuvent absorber une partie importante du spectre solaire, ce qui leur permet d'atteindre le rendement le plus élevé.

Cellule solaire en silicium cristallin n° 7 (C-Si)

Le silicium cristallin est le principal matériau semi-conducteur utilisé dans la technologie photovoltaïque pour produire des cellules solaires. Ces cellules solaires sont composées de particules de silicium liées entre elles pour former un réseau cristallin.

Ce réseau cristallin fournit un système organisé qui rend la conversion de la lumière en électricité plus efficace. Grâce à son efficacité élevée, il réduit le coût de l'installation finale.

#8 Cellule solaire à colorant

Il s'agit d'une cellule solaire à couche mince à faible coût basée sur un semi-conducteur formé entre une anode photosensible et un électrolyte, un système photoélectrochimique. Ces appareils sont utilisés pour convertir l'énergie lumineuse en énergie électrique à l'aide de colorants organiques et de semi-conducteurs.

Comparées à d'autres types de cellules solaires, elles agissent mieux dans des conditions de haute température et de lumière diffuse. De plus, il est rentable, facile à fabriquer et simple à manipuler.

#9 Cellule Solaire Hybride

Ces types de cellules solaires sont constitués de deux matériaux, semi-conducteurs organiques et inorganiques. Le matériau organique est constitué de polymères conjugués qui absorbent la lumière en tant que donneurs et pores de transport.

D'autre part, les matériaux inorganiques sont utilisés comme accepteurs et transporteurs d'électrons dans la structure. L'avantage des systèmes solaires hybrides est qu'ils stockent l'énergie solaire et l'électricité à faible coût. L'utilisation de l'énergie solaire a été rendue possible pendant la durée d'utilisation maximale.

#10 Cellule solaire à jonctions multiples

Ce sont des cellules solaires à plusieurs jonctions p-n constituées de divers matériaux semi-conducteurs. En cela, la jonction p-n de chaque matériau générera un courant électrique en réponse à différentes longueurs d'onde de lumière.

Ceux-ci sont capables d'absorber différentes longueurs d'onde de la lumière solaire entrante en utilisant des couches séparées. Cela les rend plus efficaces pour convertir la lumière du soleil en électricité que les cellules à simple jonction.

#11 Cellule Solaire Monocristalline

Ce type de cellule solaire est composé d'un barreau de silicium cylindrique réalisé à partir d'un monocristal de silicium de haute pureté similaire à celui d'un semi-conducteur. Il fonctionne comme une cellule solaire polycristalline.

Lorsque la lumière du soleil tombe sur les cellules solaires monocristallines, elles absorbent l'énergie et, par un processus complexe, créent un champ électrique. Ce champ électrique comprend la tension et le courant qui génèrent de l'électricité. Les cellules solaires monocristallines ont un rendement relativement élevé.

Cellule solaire nanocristalline #12

Les cellules solaires à nanocristaux sont constituées d'un matériau recouvert de nanocristaux. Les nanocristaux sont en silicium, CdTe ou SiG et les substrats sont généralement en silicium ou en divers semi-conducteurs organiques.

Ces nanocristaux sont formés par un processus de revêtement par centrifugation qui consiste à placer un volume de solution de points quantiques sur une surface plane. La solution est étalée uniformément et la surface est tournée jusqu'à ce que l'épaisseur requise soit atteinte.

#13 Cellule photoélectrochimique

Ces cellules solaires absorbent une source de lumière solaire sur un semi-conducteur ou un photosensibilisateur pour produire de l'énergie électrique, similaire à une cellule solaire à colorant.

En cela, chaque cellule est constituée d'une ou deux photoélectrodes semi-conductrices ainsi que d'une électrode métallique et de référence supplémentaire plongée dans un électrolyte. Ceux-ci sont peu coûteux et un processus assez simple qui est l'un de ses avantages.

#14 Cellule solaire à semi-conducteurs

Les cellules solaires à semi-conducteurs sont généralement utilisées pour les équipements à semi-conducteurs similaires aux diodes à semi-conducteurs et aux circuits intégrés. Ils sont également utilisés dans l'électronique à semi-conducteurs sans pièces mobiles remplaçant les appareils par des pièces mobiles.

Il se compose de deux cristaux, l'un dopé avec un semi-conducteur de type n qui amplifie les électrons supplémentaires de la bande de conduction libre. Et l'autre est dopé avec un semi-conducteur de type p qui ajoute plus de trous d'électrons.

Cellule solaire à couche mince #15

Ces types sont conçus pour convertir l'énergie solaire en énergie électrique en utilisant un effet photovoltaïque. Les cellules solaires à couches minces sont fabriquées en déposant une ou plusieurs couches minces sur un substrat flexible, tel que du verre, du plastique ou du métal.

De nos jours, divers types de cellules solaires à couche mince sont utilisés en raison de leur coût relativement faible et de leur efficacité dans la production d'électricité. En outre, ils sont utilisés dans plusieurs technologies, notamment le tellurure de cadmium, le diséléniure de cuivre, d'indium et de gallium et le silicium à couche mince amorphe.

#16 Cellules solaires à base de plaquettes

Comme son nom l'indique, les cellules de silicium à base de plaquettes sont constituées de tranches de silicium monocristallin ou multicristallin. Ils peuvent atteindre le rendement le plus élevé de tout type de technologie photovoltaïque. Dans cette cellule solaire, toutes les couches fonctionnelles sont déposées sur le substrat et transcrites pour séparer les sous-cellules connectées électriquement.

Fonctionnement de la cellule solaire

Les photons du soleil frappent la cellule sur le côté p microfin et pénètrent jusqu'à la jonction pour générer les paires électron-trou. Lorsque la cellule est connectée à une charge, comme indiqué, les électrons se diffusent à partir de n sommet. Le sens du courant (I) est dans le sens inverse des électrons.

Généralement, les caractéristiques tension-courant sont représentées sur la figure à deux niveaux de rayonnement solaire différents, pour chacun desquels Voc =tension en circuit ouvert, Isc =courant de court-circuit. La puissance idéale de la cellule est Vo.Isc. La puissance utile maximale est l'aire du plus grand rectangle pouvant être formé sous la courbe I-V.

Si la tension et le courant correspondant à cette situation sont notés Vm et I'm et alors la puissance maximale utile est VmIm. Le rapport de la puissance utile maximale à la puissance idéale est appelé le facteur complet (k). Les valeurs typiques de ces facteurs pour une cellule au silicium sont :

Cov =450 à 400 mV; Ioc =30 à 50 mA/cm ² , K =0,65 à 0,80.

Les cellules solaires sous forme de couches minces ou de plaquettes convertissent de 3 % à moins de 30 % de l'énergie solaire incidente en courant continu. électricité. La connexion de telles cellules dans des configurations série-parallèle permet la conception de panneaux solaires avec des tensions élevées pouvant atteindre plusieurs kilovolts.

Combinées à des équipements de stockage d'énergie et de conditionnement d'énergie, ces cellules peuvent être utilisées comme partie intégrante d'un système complet de conversion solaire-électrique.

Applications des cellules solaires

Il existe de nombreuses applications pratiques pour l'utilisation de panneaux solaires ou photovoltaïques. Il est d'abord utilisé dans l'agriculture comme source d'énergie pour l'irrigation. Dans les soins de santé, les panneaux solaires peuvent être utilisés pour réfrigérer les fournitures médicales. Les modules photovoltaïques sont utilisés dans les systèmes photovoltaïques et comprennent un grand nombre d'appareils électriques :

Voici les différentes listes d'applications des cellules solaires :

1. Centrales photovoltaïques.
2. Systèmes solaires photovoltaïques sur les toits.
3. Systèmes photovoltaïques autonomes.
4. Systèmes d'alimentation hybride solaire.
5. Photovoltaïque concentré.
6. Panneaux solaires.
7. Dans les lasers à pompage solaire.
8. Véhicules solaires.
9. Utilisé dans les panneaux solaires des engins spatiaux et des stations spatiales.

---

Voilà, merci d'avoir lu. Si vous avez des questions sur les "types de cellules solaires ” demande dans les commentaires. Si vous aimez cet article, partagez-le avec vos amis.

Abonnez-vous à notre newsletter pour plus de contenu :