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Matière

Des cellules photovoltaïques ultra-minces et à haut rendement

Le laboratoire de physique des matériaux, de l'INSA, à Villeurbanne, cherche à réduire la quantité de silicium sur les cellules photovoltaïques, un enjeu pour l'électricité renouvelable et les entreprises u secteur dans la région. L'énergie photovoltaïque aura son heure. André Laugier, professeur au laboratoire de physique de la matière de l'INSA, en est convaincu. Les énergies fossiles auront une fin. Tôt ou tard. Peut-être plus vite que prévu. Les énergies renouvelables, déjà bien parties, ne pourront que s'accélérer. Le livre blanc de la communauté européenne fixe comme objectif une puissance crête installée de 3 GW en 2010 pour le photovoltaïque. L'énergie photovoltaïque, produite par les photons du soleil sur les cellules photovoltaïques, en particulier à base de silicium, a de l'avenir. Mais cette électricité revient encore cher : le watt crête, c'est à dire la puissance maximum captée par une cellule, revient environ à 10 euros, et sensiblement moins pour de grandes installations. L'objectif est de diviser par ce prix par dix dans les prochaines années. Plusieurs matériaux permettent de transformer les photons en électricité. Le silicium est le plus courant. Mais le silicium doit être le plus pur possible pour que les photons ne viennent pas perdre leur énergie dans d'innombrables défauts, dus à la présence d'autres matériaux, sur des cristaux trop désordonnés, de tailles trop différentes ou trop petites. Aujourd'hui, les tranches de silicium ont une épaisseur de quelque 300 microns, 3OO millièmes de millimètres. On pourrait dans de bonnes conditions abaisser l'épaisseur à 100 microns. Mais, si le découpage de tranches de saucisson n'entraîne pas de perte de saucisson, quand on découpe des tranches de silicium, on perd beaucoup du précieux matériau. L'idéal est d'arriver à des couches de quelques microns sans perte de matière. L'équipe d'André Laugier a cherché comment déposer juste ce qu'il faut de silicium sur des supports bons marchés comme des plaques de verre ou des céramiques. La méthode qui est en train d'être mise au point consiste à appliquer une première couche d'atomes par contact d'un bloc de silicium avec le support. Lors d'une seconde opération l'épaisseur requise est obtenue par épitaxie : le dépôt de silicium en phase liquide permet de déposer une nouvelle quantité d'atomes qui se cristallisent rapidement et régulièrement en cristaux réguliers. Après un premier contrat de trois ans financé par la Région, un nouveau contrat devrait permettre d'améliorer les performances. « Nous voulons réaliser l'opération aux environs de 600 degrés, et non pas à 1050 degrés, pour réduire la consommation d'énergie » explique André Laugier. La réduction de la consommation de silicium passerait de 16 grammes pour une cellule de 1 watt, 32 avec les pertes dues au découpage, à seulement deux grammes. La couche monocristalline permettrait d'atteindre un rendement de 22 % proche des records mondiaux. Progrès : http://www.leprogres.fr/

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