Le silicium cristallin est un type particulier de cellule photovoltaïque composé d'un seul cristal ou de plusieurs cristaux de siliciumDes plaquettes de silicium d'une épaisseur de 160 à 240 µm, fines tranches de silicium découpées dans un monocristal ou un bloc, sont utilisées pour fabriquer des cellules en silicium cristallin (c-Si). Le procédé de fabrication des plaquettes de silicium détermine le type de cellule cristalline obtenue.
Quels sont les types de cellules solaires en silicium cristallin ?
Il existe trois types de ces cellules solaires, qui sont les suivants :
- Monocristallin
- Polycristallin
- Croissance du film défini par un ruban ou une feuille
Quels sont les avantages des cellules solaires en silicium cristallin ?
Certains des avantages de ces types de cellules solaires sont mentionnés ci-dessous :
- Maturité: De nombreuses informations sont disponibles pour évaluer la fiabilité et la robustesse de la conception, ce qui est essentiel pour obtenir un financement pour les projets de déploiement.
- Performance : Une cellule industrielle au silicium classique offre un rendement supérieur à celui de tout autre dispositif à jonction unique produit en grande quantité. Comme il faut produire et installer moins de cellules solaires pour une puissance donnée, un rendement plus élevé réduit le coût final d'installation.
- Fiabilité: Les cellules en silicium cristallin peuvent durer plus de 25 ans en tant que modules avec une détérioration à long terme négligeable.
- Abondance: Dans la croûte terrestre, le silicium est le deuxième élément le plus répandu (après l’oxygène).
Comment sont produites les cellules solaires en silicium cristallin ?
Le silicium monocristallin (ou multicristallin) est utilisé pour fabriquer des cellules solaires en silicium cristallin classiques. Les plaquettes de silicium pseudo-carrées sont des substrats fabriqués à partir de boules cultivées selon la méthode Czochralski procédé, la technique de la zone flottante, la croissance du ruban ou d'autres approches novatrices sont utilisés pour créer monocristallin cellules. Traditionnellement, des substrats carrés de silicium ont été découpés à partir de lingots coulés dans des creusets en quartz pour fabriquer des cellules solaires en silicium multicristallin.
Un revêtement antireflet (ARC) en dioxyde de titane (TiO2) ou en nitrure de silicium (SiN), fréquemment appliqué sur les surfaces en silicium, est déposé afin de limiter la quantité de lumière réfléchie par la cellule solaire et, par conséquent, de ne pas être utilisée pour générer du courant. Le dessus de la cellule solaire peut être texturé avec des structures pyramidales de la taille d'un micromètre, créé par une technique de gravure chimique, pour maximiser le piégeage et l'absorption de la lumière.
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Un substrat de silicium de type p dopé au bore est généralement recouvert d'une zone n+ dopée au phosphore pour former une jonction pn. Le contact arrière est souvent réalisé à l'aide d'une électrode métallique, comme l'aluminium, tandis que le contact avant est généralement réalisé à l'aide d'une pâte d'argent sérigraphiée appliquée sur la couche ARC.
La diffusion des porteurs minoritaires se produit au sein de la couches dopées p et n d'une cellule solaire en silicium cristallin pour collecter les porteurs de charge. La collecte des porteurs est facilitée par de grandes longueurs de diffusion (> 200 micromètres) sur toute la plage d'épaisseur de la cellule solaire, là où se produit l'absorption optique.
