Si vous vous êtes déjà demandé quels matériaux sont utilisés sur les panneaux solaires, cet article est fait pour vous. Nous allons jeter un coup d’œil aux différents matériaux utilisés pour fabriquer des cellules solaires. Cela inclut à la fois les matières premières et tous les additifs synthétiques à partir desquels un panneau solaire est fabriqué.
Matériaux du cadre
Les cadres sont un élément clé dans la conception d’un panneau solaire. Ils aident à maintenir les différents composants ensemble, offrent une protection contre les éléments et contribuent à améliorer la durabilité. La plupart des cadres de panneaux solaires sont fabriqués en aluminium anodisé ou enduit de poudre.
Cadres de panneaux solaires en aluminium anodisé
La plupart des panneaux solaires de haute qualité comporteront un cadre en aluminium anodisé et l’utilisation de ce matériau présente de nombreux avantages. Plus important encore, il a la capacité de réfléchir plus de chaleur, ce qui contribue à améliorer l’efficacité de conversion globale d’une cellule solaire.
L’aluminium anodisé est également facile à entretenir. Vous pouvez le nettoyer périodiquement pour lui redonner son apparence. Le matériau n’est pas affecté par la lumière du soleil et résiste souvent mieux aux rayures que les alternatives enduites de poudre.
Les principaux inconvénients des cadres solaires en aluminium anodisé sont qu’ils n’ont qu’une seule couleur : l’argent. Cela peut représenter un défi pour les architectes et les entreprises de panneaux solaires lorsqu’ils essaient d’intégrer les panneaux solaires dans l’esthétique globale d’un bâtiment.
Cadres de panneaux solaires enduits de poudre
Les panneaux solaires comprenant un cadre en aluminium enduit de poudre sont idéaux pour ceux qui préfèrent le style à la fonction. La plupart des cadres de ce type sont de couleur noire et se marient mieux avec les tuiles sombres. Ils peuvent cependant être disponibles dans une grande variété de couleurs pour s’agencer aux différents éléments d’un bâtiment neuf ou existant. Vous pouvez même obtenir une finition brillante, mate ou satinée avec la technique de revêtement en poudre.
Le principal inconvénient des cadres solaires à revêtement en poudre est qu’ils se rayent plus facilement que leurs alternatives anodisées. L’avantage ici est que vous pouvez réparer les matériaux enduits de poudre, contrairement aux rayures sur les cadres en aluminium anodisé.
Matériau de support
Les matériaux de support sont un élément clé dans la conception d’un panneau solaire. Leur fonction principale est d’augmenter l’efficacité en offrant une conductivité électrique fiable. Du point de vue de la sécurité, en aidant à isoler le panneau, ils offrent également une protection contre les chocs électriques.
Nous nous référons aux supports de panneaux solaires en tant que backsheets photovoltaïques. Ceux-ci comprennent souvent un certain nombre de matériaux différents stratifiés ensemble pour offrir des propriétés de haute performance. Ces matériaux peuvent différer considérablement d’un fabricant à l’autre.
Matériaux de cellules solaires
Les cellules solaires sont sans doute la caractéristique la plus importante d’un panneau solaire. C’est la cellule solaire qui est responsable de la conversion de la lumière du soleil en électricité grâce à l’effet photovoltaïque. Voyons maintenant les différents matériaux utilisés pour fabriquer des cellules solaires.
Cellules de silicium cristallin
Les cellules solaires en silicium sont le choix le plus populaire pour les panneaux solaires d’aujourd’hui. Nous pouvons séparer le silicium cristallin (c-Si) en différentes catégories en fonction de la taille des cristaux de la plaquette de silicium résultante utilisée dans une cellule solaire. Les deux catégories les plus populaires de c-Si sont les suivantes :
Silicium polycristallin- Aussi appelé “silicium multicristallin”, ce type de cellule solaire photovoltaïque est le plus répandu. En raison de sa popularité et d’un procédé de fabrication plus efficace (impliquant du silicium fondu), les panneaux solaires utilisant des cellules de ce type sont souvent les moins chers à l’achat.
Silicium monocristallin- Il s’agit d’un type de cellule solaire très efficace utilisé dans les panneaux solaires haut de gamme. Ils offrent généralement plus de puissance que les produits concurrents mais sont beaucoup plus chers. Les panneaux solaires utilisant des cellules en silicium monocristallin présentent un motif distinctif de petits losanges blancs. Cela est dû à la façon dont les plaquettes sont coupées.
Cellules à couche mince
Les panneaux solaires utilisant des cellules solaires à couche mince sont moins courants que les alternatives au silicium cristallin. Bien qu’ils aient tendance à être moins chers, leurs performances ne sont pas aussi bonnes que celles de la technologie c-Si. Un avantage des cellules à couche mince est qu’elles sont flexibles et donc légèrement plus durables.
Les améliorations récentes de la technologie des couches minces ont permis de combler l’écart, certaines cellules à couches minces surpassant désormais les cellules en silicium polycristallin. Cependant, la technologie est encore loin de celle d’une cellule en silicium monocristallin.
Les matériaux les plus populaires dans les cellules solaires à couche mince sont les suivants :
Silicium amorphe- Il s’agit d’un matériau populaire largement utilisé sur les cellules solaires à couche mince. Il utilise environ 1% du silicium que contient une cellule traditionnelle de silicium cristallin, ce qui le rend considérablement moins cher.
Tellurure de cadmium- Les cellules solaires au cadmium sont le seul produit à couche mince à rivaliser avec les performances des cellules au silicium monocristallin. L’inconvénient de ce matériau est qu’il est hautement toxique, ce qui suscite des inquiétudes quant à l’élimination des anciennes cellules de cadmium.
Cuivre Indium Gallium Séléniure (CIGS)- Il s’agit de la troisième technologie grand public de cellules solaires à couche mince. Lorsque nous comparons cela au silicium cristallin, les cellules CIGS peuvent être entre 80 et 160 fois plus minces.
Revêtements antireflet
Pour aider à améliorer l’efficacité d’une cellule solaire, un revêtement spécial est souvent appliqué qui aide à réduire la réflexion. Les revêtements antireflet permettent aux cellules solaires photovoltaïques d’absorber plus de lumière et donc d’augmenter leur efficacité.
Le nitrure de silicium est souvent le matériau de choix pour les revêtements antireflet des cellules solaires. Il est appliqué sous forme de film au-dessus de la cellule et est disponible en différentes épaisseurs.
Autres matériaux remarquables
La construction globale d’un panneau solaire comporte également une variété d’autres matériaux remarquables. Il s’agit notamment des éléments suivants :
Verre- Largement utilisé dans la conception de panneaux solaires, le verre peut être trouvé au-dessus des cellules solaires au silicium conventionnelles. Avec les technologies à couche mince, les cellules sont généralement prises en sandwich entre deux vitres. C’est l’un des principaux inconvénients des technologies à couche mince dans la mesure où la couche de verre supplémentaire peut augmenter considérablement le poids global du panneau.
Cuivre- Vous pouvez trouver du cuivre dans divers composants d’un panneau solaire. Il peut être utilisé dans tout, des fils (y compris les câbles de mise à la terre) aux onduleurs qui convertissent le courant continu en courant alternatif.
Plastique- Le plastique est une caractéristique commune d’un panneau solaire. Il peut être utilisé pour abriter des boîtes de jonction qui se trouvent souvent sous un panneau solaire. Les boîtes de jonction offrent un moyen facile de connecter plusieurs panneaux ensemble pour former un seul système.
Matières dangereuses utilisées sur les panneaux solaires
Certains des matériaux utilisés pour fabriquer des panneaux solaires peuvent être dangereux pour notre santé et l’environnement. Bien qu’elles ne soient pas idéales, des substances toxiques sont parfois utilisées pour aider à améliorer l’efficacité et la durabilité des systèmes d’énergie solaire.
Comme vous le verrez, la plupart de ce qui précède ne concerne que les technologies solaires à couche mince. Les cellules solaires traditionnelles au silicium sont considérées comme sûres, mais la fabrication de ces cellules produit du tétrachlorure de silicium, un sous-produit hautement toxique nocif pour les plantes et les animaux. Les fabricants devraient prendre des mesures pour réduire la quantité de tétrachlorure de silicium rejetée dans l’environnement.
Bien qu’il soit indéniable que les panneaux solaires ont leurs propres préoccupations environnementales, l’utilisation du soleil comme source d’énergie reste l’une des meilleures choses que nous puissions faire pour l’environnement.
En résumé, la fabrication de cellules solaires implique de nombreux matériaux différents. La liste réelle des matériaux dans un panneau solaire est principalement dictée par le type de cellules solaires qu’il contient. Comme nous l’avons expliqué dans cet article, il peut s’agir de cellules solaires à base de silicium ou de cellules à couche mince utilisant différents matériaux.
