Le silicium cristallin est un type particulier de cellule photovoltaïque composée d'un monocristal ou de plusieurs cristaux de silicium . Les cellules en silicium cristallin (c-Si) sont fabriquées à partir de plaquettes de silicium d'une épaisseur de 160 à 240 µm, qui sont de fines tranches de silicium découpées dans un monocristal ou un bloc. 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 les cellules solaires classiques en silicium cristallin. Des plaquettes de silicium pseudo-carrées, des substrats fabriqués à partir de lingots obtenus par le procédé Czochralski , la technique de la zone flottante, la croissance en ruban ou d'autres méthodes innovantes, servent à la fabrication des cellules monocristallines . Traditionnellement, les substrats de silicium carrés étaient découpés dans des lingots coulés dans des creusets en quartz pour fabriquer les 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, non utilisée pour la production de courant. La surface supérieure de la cellule solaire peut être texturée avec des structures pyramidales micrométriques , obtenues par une technique de gravure chimique, afin d'optimiser 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 des couches dopées p et n d'une cellule solaire en silicium cristallin afin de collecter les porteurs de charge. Cette collecte est favorisée par de grandes longueurs de diffusion (> 200 micromètres) sur toute l'épaisseur de la cellule solaire, là où se produit l'absorption optique.
