Panneaux solaires à haute efficacité moins chers

Fabricant chinois de panneaux solaires Puissance de Suntech a développé un nouveau procédé de fabrication de plaquettes de silicium pour cellules solaires qui pourrait réduire le coût de l'énergie solaire de 10 à 20 %.

Cristaux solaires : Un nouveau panneau solaire de Suntech incorpore des cellules fabriquées à l'aide d'un nouveau procédé de coulée de plaquettes de silicium. Les cellules (les plus petits carrés à l'intérieur du panneau) sont à moitié monocristallines (les zones sombres des cellules) et à moitié multicristallines (les zones panachées).

Les cellules solaires au silicium les plus efficaces utilisent des plaquettes constituées d'un monocristal de silicium. Lorsqu'elles sont fabriquées par le nouveau procédé, ces plaquettes monocristallines de haute qualité coûtent environ le même prix que les plaquettes multicristallines de qualité inférieure, voire la moitié moins que les plaquettes monocristallines fabriquées par des procédés conventionnels. (Le coût de la plaquette n'est qu'une partie du coût de l'énergie solaire, c'est pourquoi un processus qui peut coûter deux fois moins ne réduit le coût global que de 10 à 20 pour cent.)

L'idée sous-jacente au processus a été brevetée il y a plus de 20 ans mais n'a jamais été développée commercialement par les titulaires des brevets. Les brevets ont expiré il y a environ trois ans et plusieurs sociétés – JA Solar, LDK Solar et Renesola, en plus de Suntech – ont récemment annoncé qu'elles avaient réussi à faire fonctionner le processus.

Stuart Wenham, CTO de Suntech, a décrit l'avancée lors d'une conférence sur l'énergie solaire cette semaine à Seattle, et a déclaré que la société avait déjà commencé à vendre des panneaux solaires fabriqués à l'aide de ce processus.

Cette nouvelle peut causer des problèmes aux entreprises aux États-Unis et ailleurs dans l'espoir de commercialiser de nouvelles technologies solaires à couche mince. En théorie, la technologie des couches minces est moins chère par watt que la technologie du silicium. Mais ses fabricants ont du mal à rivaliser avec les fabricants chinois de panneaux solaires conventionnels en silicium, qui ont régulièrement réduit leurs coûts en partie en améliorant les techniques de fabrication et en partie parce que le soutien du gouvernement leur a permis d'augmenter rapidement la production.

La fabrication de plaquettes monocristallines de haute qualité implique généralement de chauffer le silicium à plus de 1 400 ° C (supérieur à son point de fusion), puis de plonger un cristal germe dans la masse fondue. Un lingot à partir duquel les plaquettes seront découpées est formé en tirant progressivement la graine vers le haut au fur et à mesure que le silicium cristallise autour d'elle. Cela se produit au cours d'un à deux jours, pendant lesquels la piscine de silicium doit être maintenue chaude, ce qui prend beaucoup d'énergie. La consommation d'énergie et la lenteur de la production rendent le processus coûteux. La fabrication de lingots multicristallins est plus rapide et moins énergivore : le silicium est fondu puis refroidi. Il n'est pas nécessaire de garder le silicium chaud, ce qui permet d'économiser de l'énergie, mais les cellules fabriquées à partir de ces matériaux sont beaucoup moins efficaces.

Suntech a développé un moyen de former un matériau monocristallin en utilisant une version modifiée du processus multicristallin.

Il utilise des germes cristallins, mais au lieu d'être progressivement extraits du silicium (comme avec le procédé monocristallin classique), ils sont disposés au fond d'un creuset et entièrement recouverts de silicium fondu. Ensuite, la chaleur est extraite par le fond du creuset, assurant que la cristallisation commence au fond, là où se trouvent les germes.

Il s'agit essentiellement du processus breveté il y a des décennies. Les raffinements Suntech ont aidé à surmonter l'un des principaux défis que présente le processus : le silicium fondu en contact avec les bords du récipient forme ses propres germes et, par conséquent, la plaque finale de silicium est monocristalline à l'intérieur et multicristalline vers le dehors.

Suntech a trouvé comment réduire au minimum la zone multicristalline : le lingot résultant est à 70 % monocristallin. Des plaquettes monocristallines pures sont fabriquées à partir du centre du lingot. Le matériau des bords, moitié monocristallin et moitié multicristallin, est également utilisé. Les cellules constituées de cela s'avèrent être environ 10 pour cent plus efficaces que les cellules multicristallines ordinaires, qui sont presque aussi efficaces que les cellules purement monocristallines.

Wenham dit que le processus peut utiliser l'équipement de traitement de plaquettes existant, de sorte qu'il peut être rapidement étendu. Le processus pourrait changer la donne dans le photovoltaïque, car il offre des performances beaucoup plus élevées à des coûts réduits, dit-il.

Wenham dit que Suntech s'attend à ce qu'une grande partie de l'industrie adopte une technologie similaire au cours des deux prochaines années. Le principe de base n'étant plus breveté, de nombreuses entreprises ont pu en développer leurs propres versions. Il dit que Suntech cherche à breveter des technologies liées à l'utilisation des nouveaux matériaux pour fabriquer des panneaux solaires.

cacher