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RÉSUMÉ
Cet article présente les avantages des films minces polycristallins, amorphes ou microcristallins pour la production de masse des modules solaires. Actuellement, c’est la technologie du silicium cristallin massif qui l’emporte, mais des limitations sont à prévoir sur le moyen terme. De multiples raisons peuvent être avancées pour justifier l’intérêt des technologies des fils minces, citons une meilleure conversion spectrale, la possibilité d’un dépôt direct à partir d’une phase gazeuse ou liquide et la capacité de production de grandes plaques avec interconnexion des cellules.
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Alain RICAUD : Gérant de CYTHELIA Consultants (Savoie-Technolac) - Professeur associé à l’Université de Savoie - Ancien directeur de France-Photon (Angoulême), Solarex Corp (Frederick, Md), et Solems SA (Palaiseau)
INTRODUCTION
Les films minces, qu’ils soient polycristallins, amorphes ou microcristallins, présentent des avantages certains dans la course à la production de modules solaires à grande échelle par leur capacité de produire de grandes plaques où l’interconnexion des cellules est intégrée, par leur consommation très réduite de matière et leur faible consommation énergétique durant le cycle de production.
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4. Conclusion
À la condition que de grands programmes nationaux de recherche maintiennent l’engagement à long terme nécessaire, on peut prévoir cinq bonnes raisons pour lesquelles les technologies des films minces seront préférées pour la production de masse :
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les matériaux ayant une bande interdite directe (chalcogénures, silicium amorphe) absorbent dix fois plus la lumière visible que le silicium cristallin ;
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pour un meilleure conversion spectrale, il est plus facile d’empiler dans une cellule photovoltaïque en films minces deux ou trois matériaux différents, la diode frontale convertissant la partie bleue du spectre délivrant la plus haute tension (Voc » 1,00 V pour Eg » 1,70 eV) et la diode arrière convertissant la partie rouge avec une plus basse tension (Voc » 0,60 V pour Eg » 1,10 eV), l’optimisation du photocourant commun étant obtenue par un traitement approprié des matériaux pendant la phase de dépôt ;
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les matériaux peuvent être déposés directement à partir d’une phase gazeuse ou d’une phase liquide, d’où de grandes réductions de la consommation énergétique et des économies dans la méthode de fabrication. Les plaques industrielles actuelles sont déjà 50 fois plus grandes que la plus grande cellule solaire cristalline ;
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la possibilité de produire des modules intégrés contenant un grand nombre de cellules, la structuration des modules étant réalisée par rayurage au laser. Les cellules photovoltaïques déposées sur des plaques de verre (configuration superstrat) sont déjà bien protégées ; le processus d’encapsulation se limitant à une protection arrière ;
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l’industrie du verre s’est déjà adaptée à la production de masse de surfaces en verre de technologie de pointe avec revêtement transparent d’oxyde conducteur (OTC) par CVD (dépôt en phase vapeur par procédé chimique) et films métalliques minces par pulvérisation cathodique sous vide. Les volumes typiques de l’industrie du verre se mesurent en millions de mètres carrés par an. Une usine de 100 MWc sur le CdTe a été montée par First Solar dans l’Ohio, le pays des verriers.
Les films minces, qu’ils soient polycristallins, amorphes ou microcristallins présentent...
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Conclusion
ANNEXES
1 Recherches et développements
Quelques problèmes restent encore à résoudre au niveau des procédés.
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On ne sait toujours pas bien contrôler le dopage du CdTe. On a trouvé empiriquement qu’un traitement avec CdCl2 (composé bien connu pour aider la recristallisation des couches CdS) est bénéfique. Tout à la fois, il active la jonction, passive les grains, accroît leur taille et dope. On ne comprend pas bien les mécanismes, mais il a été prouvé que des changements de structure morphologique et électronique sont induits par la présence de CdCl2 dans la phase gazeuse au voisinage du film . Il semble que désormais,...
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