L'énergie grise désigne toute l'énergie dépensée pour la fabrication et la livraison d'un produit. Le temps de retour sur investissement est le temps nécessaire à la capacité de production pour produire la même quantité d'énergie utilisable que celle utilisée pour sa création.
En Australie, le temps de retour sur investissement d'un panneau solaire peut être bien inférieur à un an, et la durée de vie d'un système solaire complet sur le toit peut être inférieure à deux ans.
Pour garantir un gain énergétique net, il est indispensable de prendre en compte l'énergie grise des technologies d'énergies renouvelables. Pour être efficace, l'énergie grise d'une cellule solaire doit être inférieure à son énergie totale produite.
L'assemblage d'une cellule solaire nécessite de nombreuses étapes de traitement, et l'énergie intrinsèque doit être réduite au minimum. Les sections suivantes expliquent certaines des étapes les plus importantes de l'énergie intrinsèque des cellules solaires au silicium.
Traitement du silicium
Pour produire du silicium métallurgique, on utilise la réduction carbothermique du sable de quartz (dioxyde de silicium). Cette méthode consomme 20 kWh par kilogramme de silicium métallurgique produit.
Le silicium de qualité métallurgique doit ensuite être raffiné en silicium de qualité électronique par une réaction à l'acide chlorhydrique à 300 °C, suivie d'un traitement à l'hydrogène gazeux à 1100 °C. Ce procédé consomme 100 kWh de silicium de qualité électronique par kilogramme.
Ce silicium est ensuite fondu et cristallisé à 1 400 °C, ce qui nécessite 290 kWh/kg de monocristal de silicium. Ce type de silicium convient à la fabrication de cellules solaires. Après prise en compte des pertes de matière à chaque étape, ces procédés permettent d'incorporer 460 kWh d'énergie par kilogramme de monocristal de silicium.
Production de cellules solaires
Une scie multifils est utilisée pour découper un monocristal de silicium en plaquettes, ce qui entraîne une perte de 40 à 50 % sous forme de poussière. S'ensuit une série de traitements à haute température comprenant la diffusion, l'oxydation, le dépôt et le recuit .
Cela augmente l'énergie stockée de la cellule solaire de 120 kWh/m2.
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Assemblage de modules
Le module est alors constitué d'un panneau avant en verre, d'un encapsulant, d'une cellule solaire, d'un ruban de cuivre, d'un revêtement arrière en feuille d'aluminium et d'un canal en aluminium. Lors de l'assemblage, 190 kWh/m² d'énergie grise sont introduits.
Structure de support
Ensuite, le module est généralement installé en pleine terre ou sur un toit. Sur le terrain, il doit être supporté par du béton, du ciment et de l'acier. La construction et les composants augmentent l'énergie grise de 500 kWh/m² . Sur les toits, le système de support intégré réduit l'énergie à 200 kWh/m².
