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La fabrication des cellules photovoltaïques

L'énergie solaire photovoltaïque provient de la transformation directe d'une partie du rayonnement solaire en énergie électrique. Cette conversion d'énergie s'effectue par le biais d'une cellule dite photovoltaïque, basée sur un phénomène physique appelé effet photovoltaïque qui consiste à produire un courant lorsque la surface de cette cellule est exposée à la lumière.

Deux technologies de cellules photovoltaïques sont présentes aujourd'hui :
  • Les cellules dites cristallines
  • Les cellules dites couches minces
Le constituant essentielle d'une cellule photovoltaïque responsable de l'éffet photovoltaïque est un semi-conducteur. Le semi-conducteur le plus utilisée aujourd'hui est le silicium. Nous évoquerons donc uniquement le silicium dans ce cours, mais d'autres semi-conducteur existe telle que le sélénium, le tellure de cadnium, etc.
Dans cette partie du cours, nous étudierons le processus de fabrication d'une cellule photovoltaïque. Le plan du cours est le suivant :

LA FABRICATION DES CELLULES PHOTOVOLTAÏQUES

  1. La silice: matière première d'une cellule photovoltaïque
  2. Extraction purification du silicium photovoltaique
  3. Obtention des lingots de silicium
  4. Obtention des wafers photovoltaïques
  5. Le dopage et jonction P-N


La silice : matière première d'une cellule photovoltaïque

La silice est un composé chimique nommée aussi dioxyde de silicium, de formule chimique SiO2. La silice est l’élément le plus répandu dans la croûte terrestre après l’oxygène. Il représente 25 % de la masse de la croûte terrestre.
La silice se présente sous la forme d'un minéral dur. Dans la nature, on la trouve en grande quantité dans :
  • les roches sédimentaires détritiques (sables, grès),
  • les roches métamorphiques,
  • roches magmatiques.
Silice présent dans les roches Après le silice, le silicium

Carriere de silice
L'extraction de la silice s'effectue dans des carrières de silice.

En 2010, la production annuelle des carrières de silice en France s’élève à environ 8 millions de tonnes.

La photo ci-contre est une carrière de silice en Haute-Savoie (France).
 Carriere de silice
La photo ci-contre est une carrière de sable silice à Fontainebleau (France).

Considérés comme un des meilleurs gisements mondiaux de sables siliceux, avec celui de Mol en Belgique, ces sables s’étendent de Nemours à Etampes et Dourdan sur près de 50 km.

Il y a 33 millions d'années, la mer envahit la région parisienne et dépose 60 m de sable dans la région d’Etampes : ce sont les sables de Fontainebleau.

Les gisements fournissent des sables fins blancs de très grande pureté (97 à 99 % de silice).