Evolution technologique des cellules photovoltaïques et perspectives d avenir

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1 Evolution technologique des cellules photovoltaïques et perspectives d avenir NOTIONS PHOTOVOLTAÏQUES Genappes 23 juin 2007 Energie Facteur 4 asbl - Chemin de Vieusart Wavre Tél: 010/ Site web: ef4@ef4.be Photovoltaïque Transformation de l énergie lumineuse en électricité Effet photovoltaïque Découvert en 1839 par Edmond Becquerel Apparition d une tension aux bornes d un matériau semi-conducteur exposé à la lumière Production d un courant continu PHOTON Electron Electron Trou 3 4

2 Puissance crête (Wc) = puissance électrique dans des conditions standards de test :1000 W/m², 25 C, AM 1,5 TYPES DE CELLULES Exemple: 1 module polycristallin de 200 Wc produira 200 W sous un ensoleillement de 1000 W/m² Silicium polycristallin Mais ce même module pourra produire plus de 200 W avec un ensoleillement supérieur (en Espagne par exemple) 5 Principales technologies solaires commercialisées 1 ÈRE GÉNÉRATION Nouvelles technologies: Multijonctions Spatial, concentration. à base de silicium cristallin Technologie rigide En phase commerciale Rendement entre 12 et 20% Relativement cher Couches minces: Silicium: Mono-Si Poly-Si Ribbon Si CdTe Silicium amorphe CIGS Silicium polycristallin Source: CSL, Verstraten, mars

3 Fabrication d une cellule Cellule photovoltaïque 9 10 De la cellule au module Fabrication d un module Obtenir une tension suffisante grâce à la connexion en série de nombreuses cellules, Laminé de Tedlar (TPT), protection contre l humidité, Protéger les cellules et leurs contacts métalliques contre les conditions ambiantes (humidité), Protéger mécaniquement les cellules, qui sont très fragiles. Cellules silicium connectées entre elles (p. ex. en série) automatiquement Cadre en alu anodisé Feuille d EVA, fast cure, haute transparence Verre trempé, 3mm, pauvre en fer, haute transparence 11 Source: CSL, Verstraten, mars

4 Quelques chiffres valables pour la Wallonie Clé de calcul (cellules à base de silicium cristallin) Surface : 10 m² Puissance : 1,25 kwc = 1250 Wc Électricité produite : 1000 kwh/an (fixe, optimum) Il faudrait donc 36 m² de panneaux photovoltaïques pour couvrir les consommations électriques d un ménage wallon moyen (3600 kwh/an) 2 ÈME GÉNÉRATION Couches minces Moins cher car moins de matière première Perspectives importantes de réduction de prix En phase d industrialisation et de commercialisation Rendement entre 5 et 11% Silicium amorphe CdTe CIGS ÈME GÉNÉRATION Procédé très adapté aux bas coûts Possibilité de faire du Rol To Rol (R2R) SCHOTT Iberica Ex. CIGS Source: ETH Barcelone Possibilité d utiliser des techniques d imprimerie. Ex. CIGS par nanosolar Source: nanosolar 15 16

5 3 ÈME GÉNÉRATION Nouvelles techniques Cellules multi jonctions Augmenter le rendement 3 ÈME GÉNÉRATION Nouvelles techniques Cellules à concentration diminuer le coût Mais nécessité d un système de suivi du soleil Direct Illumination Reflected Illumination Les rendements = énergie électrique / énergie solaire Type Rendement cellule (en labo) Module (en labo) Module (commercial) Niveau de développement 1ère génération Silicium monocristallin 24,70% 22,70% 12-20% Production industrielle Silicium polycristallin 20,30% 16,20% 11-15% Production industrielle 2e génération Silicium amorphe 13,40% 10,40% 5-9% Production industrielle Silicium cristallin en couche mince 9,40% 7% Production industrielle CIS 19,30% 13,50% 9-11 % Production industrielle CdTe 16,70% 6-9% Prêt pour la production 3e génération Cellule organique 5,70% Au stade de la recherche Cellule de Grätzel 11% 8,40% Au stade de la recherche Au stade de la recherche, Cellules multijonctions 39%* 25-30%** production exclusivement pour applications spatiales PERSPECTIVES D AVENIR *sous concentration de 236 soleils ** Module triple jonction GaInP/AsGa/G/Ge Source : Systèmes Solaires hors série spécial recherche solaire juillet

6 Perspectives des technologies sur le marché européen MW %p.a. 25%p.a G: c-si 2G: couches minces 3G: nouveaux concepts Source: EPIA, 2005 GW Compétitivité du prix de l électricité solaire avec le prix de l électricité du réseau Photovoltaics /kwh 1,0 0,8 Utility peak power 0,6 Bulk power Source: RWE Energie AG and RSS GmbH 0,4 0,2 0,0 900 h/a: 0,60 /kwh 1800 h/a: 0,30 /kwh Source: EPIA, Compétitivité du prix de l électricité solaire avec le prix de l électricité du réseau Perspectives d avenir Source: EPIA, Source: Scientific Board «Global change of Environment» to the German Government,

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