Fabrication des panneaux photovoltaïques

Panneau solaire photovoltaïque et ciel bleuUn panneau photovoltaïque, ça ressemble à quoi ?

 

  • Quand on regarde un panneau, on voit des carrés de couleur bleu sombre à noir sous la face avant en verre trempé. Ce sont les cellules photovoltaïques. Leur épaisseur est de l’ordre de 0,2 millimètres.

  • Les panneaux photovoltaïques standards mesurent 1,7 mètres de long et 1,0 mètre de large. L’épaisseur de leur cadre en aluminium est de 3 à 4 cm.

  • Un panneau classique pèse environ 19 kg, soit 11 kg par m².

Du sable à la cellule photovoltaïque

 

  • À l’heure actuelle, la plupart des panneaux solaires sont constitués de silicium. La première étape de fabrication d’un panneau solaire consiste à produire des lingots de silicium, c’est-à-dire de grands blocs de silicium ultra-pur (à 99,999999 %).

  • Pour ce faire, on ajoute à des centaines de kilogrammes de fragments de silicium, issu de la silice et donc de roches, une petite quantité de bore, élément semi-métallique dur assez proche du carbone qui permet de donner une polarité positive au silicium. Ces fragments « enrichis » sont ensuite cuits dans un four à plus de 1500 degrés.

  • Le silicium est sorti du four sous forme de barres appelées « lingot ». Les lingots sont découpées en fines plaques appelées « wafers » à l’aide de scies à fil. L’épaisseur des wafers est inférieure à 200 microns d’épaisseur, soit l’équivalent d’une feuille de papier.

  • L’étape suivante consiste à traiter chimiquement le wafer pour lui permettre de moins réfléchir la lumière. A l’issue de ce traitement, la surface des wafers, lisse au départ, est constituée de minuscules pyramides. Cette texture en relief permet d’augmenter la conversion de la lumière en électricité.

  • Pour que le wafer devienne une cellule photovoltaïque, du phosphore, corps simple non métallique et lumineux dans l’obscurité, est déposé à très haute température sur sa face avant. Cet apport de phosphore permet de donner une polarité négative à cette face avant. Le wafer est maintenant une cellule photovoltaïque, disposant d’une face arrière de polarité négative et d’une face avant de polarité positive.

  • Il reste à déposer des contacts métalliques sur les faces avant et arrière de la cellule pour collecter les électrons libérés dans le silicium. Chaque cellule photovoltaïque fonctionne donc comme une pile électrique, avec un pôle positif et un pôle négatif, à la différence près que la cellule photovoltaïque ne s’épuise jamais !

Cycle de transformation du silicium en cellule photovoltaïque

Des cellules photovoltaïques aux panneaux

 

  • Les panneaux les plus courants sont composés de 60 cellules. Les cellules sont disposées entre deux pellicules de résine transparente. Un film en polyester est ensuite placé sur la face arrière. Ce sandwich est placé dans un tunnel dans lequel il est chauffé. Les deux pellicules de résine encapsulent les cellules de façon totalement étanche pour les protéger de toutes les agressions extérieures.

  • L’étape suivante consiste à placer un verre trempé, dont l’épaisseur est de 3 à 4 mm, en face avant. Le panneau est ensuite équipé de son cadre en aluminium dont la composition et le profil ont été étudiées pour offrir les meilleures qualités de résistance mécanique.

  • Enfin, une boîte de jonction est fixée à l’arrière du panneau solaire : il s’agit de la borne de sortie de l’électricité solaire. Chaque borne présente un câble « plus » et un câble « moins » équipé d’une connectique spéciale pour assurer la meilleure connexion électrique et une étanchéité parfaite.

Découpe et composition d'une cellule photovoltaïque

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