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

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

Obtention des wafers photovoltaïques

Les lingots cylindriques (silicium monocristallin) ou parallélépipédiques (silicium pollycristallin) de silicium obtenus à l'issue de l'étape de solidification sont ensuite sciés en fines plaques de 200 micromètres d'épaisseur qui sont appelées « wafers » (en anglais, "wafer" signigie "galette"). La coupe des lingots est effectuée par une scie à fil :

            

Compte-tenu de la faible épaisseur des tranches à découpées (300 μm), le principal problème du sciage est la perte de découpe. Afin de minimiser ces pertes, la solution technique retenue est la scie à fil. En effet, la perte de découpe (kerf) typique des scies à fil est de 200 μm à 240 μm, ce qui représente 55% de perte en moins par rapport aux scies à diamètre intérieur (perte de découpe de 310 μm à 350 μm).

Avec une scie à fil, il faut donc 570 μm de silicium pour produire une tranche de 350 μm. L'étape du sciage représente un élement déterminant dans le coût de la production des cellules photovoltaïques.