Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Abdelilah SLAOUI : Directeur de recherche - Laboratoire des Sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICUBE), CNRS et Université de Strasbourg
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Le dossier précédent [BE 8 578] a fait l'objet des principes de la conversion photovoltaïque. Ces principes incluent les notions relatives à l'énergie transmise par le soleil, les éléments de physique des semiconducteurs, les mécanismes de conduction de charges électriques, les caractéristiques électriques fondamentales du dispositif photovoltaïque et son usage en tant que générateur de courant. Une application pratique donne une évaluation rapide du dimensionnement d'une installation photovoltaïque.
Ce dossier [BE 8 579] s'intéresse aux différentes filières d'élaboration du dispositif photovoltaïque avec en revue les matériaux potentiels et les technologies associés. Le procédé de fabrication du composant photovoltaïque est associé au semiconducteur utilisé mais des verrous technologiques, d'ordre technologiques et d'ordre écologiques, restent encore à lever. En effet, si la cellule photovoltaïque produit de l'électricité sans aucun rejet dans l'atmosphère, beaucoup de procédés actuels de fabrication sont proches de ceux de la microélectronique et mettent en jeu trop d'opérations qui nécessitent l'usage de produits chimiques et de gaz extrêmement toxiques. Les prévisions optimistes prédisent qu'avant la fin de la première moitié de ce siècle, la conversion directe de la lumière du soleil en électricité grâce au photovoltaïque (PV) devrait franchir le seuil qui le rendra compétitif par rapport aux autres sources de production d'électricité.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 2007 par Jean-Claude MULLER
- Version archivée 3 de avr. 2016 par Abdelilah SLAOUI
- Version archivée 4 de nov. 2019 par Abdelilah SLAOUI
- Version courante de nov. 2024 par Abdelilah SLAOUI
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Marché du photovoltaïque1. Filières technologiques
La forte demande en énergie et le tarissement des sources d'énergie conventionnelles, associés au réchauffement climatique annoncé, ont été depuis longtemps des facteurs très motivants pour le développement des cellules photovoltaïques les plus performantes et pour trouver des procédés innovants permettant de réduire drastiquement les coûts de fabrication.
La figure 1 illustre bien la stratégie globale des recherches et développement sur le photovoltaïque. Elle fait apparaître les différentes options et les perspectives à moyen et long terme en donnant le rendement de conversion en fonction du coût par m2.
Ainsi, la première génération (notée I) de cellules solaires utilisant des plaquettes en silicium montées en module est actuellement mature, et les progrès concernent essentiellement la réduction du nombre d'étapes de leur fabrication (via l'automatisation par exemple) et la réduction du coût de la matière première (silicium charge). En dépit du coût élevé, plus de 95 % des modules installés sur les champs et les toits utilisent des cellules solaires en silicium cristallin.
Une deuxième génération (notée II) de capteurs est basée sur les couches minces de matériaux semi-conducteurs simples (silicium amorphe et cristallin) ou composé (cuivre-indium-gallium-sélénium CIGS, tellure de cadmium CdTe, polymères...). Des progrès importants ont été observés ces dernières années tant sur le rendement de conversion que sur la fiabilité, accompagnés par le développement d'équipements appropriés à cette filière. Compte tenu du peu de matière utilisé et des technologies associées, le coût rendement/puissance généré est fortement orienté vers la baisse (< 1 e/W) par rapport à la filière dominante mais une recherche innovante associée à un développement industriel sera encore nécessaires.
En augmentant drastiquement le rendement, la troisième génération de cellules photovoltaïque (notée III), associée éventuellement à la deuxième, prétend encore réduire le coût par un facteur 2 à 3. Pour atteindre ces très hauts rendements de conversion (THR), le composant photovoltaïque doit réduire fortement les pertes optiques et électriques, et contourner la limite Shockley-Queisser...
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Filières technologiques
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - GOETZBERGER (A.), LUTHER (J.), WILLEKE (G.) - * - Proc. 12th Int'I PVSEC Conf., Jeju, Korea, p. 5 (2001).
-
(2) - World Energy Outlook 2011. - International Energy Agency, ISBN 978-92-64-12413-4 (2011).
-
(3) - WOLDEN (C.A.) et al - * - J. Vac. Sci. Technol., A 29, p. 3 (2011).
-
(4) - GREEN (M.A.), WANG (A.), ZHENG (G.F.), ZHANG (Z.), WENHAM (S.R.), ZHAO (J.), SHI (Z.), HONSBERG (C.B.) - * - Proc. 12th EC PVSEC Amsterdam, p. 776 (1994).
-
(5) - AUTHIER (B.H.) - * - German Patent (DOS), no 25 0883 (1975).
-
(6) - FALLY (J.), GUIGNOT (D.), GOEFFRON (L.) - * - Proc. 7th EC PVSEC, Sevilla, p. 754 (1986).
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...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Matériaux nanostructurés pour les cellules photovoltaïques organiques.
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Électricité photovoltaïque. Principes.
ANNEXES
European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition (EU PVSEC) tous les ans en Septembre ; 27e édition à Francfort (DE) du 24 au 28 septembre 2012.
IEEE Photovoltaics Specialist Conference (IEEE PVS) tous les ans en Juin aux États-Unis d'Amérique, la 38e édition à Austin (Texas) du 3 au 8 juin 2012.
European Materials Research Society (EMRS) Conference tous les ans des sessions spéciales sur les matériaux et composants photovoltaïques ; prochaine conférence à Strasbourg (FR) du 27 au 31 mai 2013.
International School on Materials for Renewable Energy ; Erice (Sicile) du 18 au 28 juillet 2012 ; prochaine édition à Erice (Sicile) du 20 au 27 juillet 2014.
Journées Nationales sur le Photovoltaïque (JNPV), Dourdan (FR) du 12-14 décembre 2012.
HAUT DE PAGE
Tarifs de vente de l'électricité photovoltaïque en France http://www.les-energies-renouvelables.eu
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