Principe de production d'énergie par panneaux solaires

Le soleil éclaire la jonction PN semi-conductrice, créant une nouvelle paire électron-trou. Sous l'action du champ électrique de la jonction PN, les trous migrent de la région P vers la région N, et les électrons de la région N vers la région P. Lorsque le circuit est fermé, un courant électrique est généré. C'est ainsi que fonctionnent les cellules solaires à effet photoélectrique.

Production d'énergie solaire Il existe deux types de production d'énergie solaire : le mode de conversion lumière-chaleur-électricité et le mode de conversion directe lumière-électricité.

(1) Le procédé de conversion lumière-chaleur-électricité utilise l'énergie thermique générée par le rayonnement solaire pour produire de l'électricité. Généralement, l'énergie thermique absorbée est transformée en vapeur par le capteur solaire, puis une turbine à vapeur est actionnée pour générer de l'électricité. Le premier procédé est la conversion lumière-chaleur ; le second, la conversion chaleur-électricité.

(2) L'effet photoélectrique permet de convertir directement l'énergie du rayonnement solaire en énergie électrique. Le dispositif de base de cette conversion est la cellule solaire. Une cellule solaire est un composant qui convertit directement l'énergie lumineuse du soleil en énergie électrique grâce à l'effet photoélectrique. Il s'agit d'une photodiode semi-conductrice. Lorsque le soleil éclaire la photodiode, celle-ci convertit l'énergie lumineuse solaire en énergie électrique et génère un courant. En connectant plusieurs cellules en série ou en parallèle, on obtient un réseau carré de cellules solaires présentant une puissance de sortie relativement élevée.

À l'heure actuelle, le silicium cristallin (y compris le silicium polycristallin et le silicium monocristallin) est le matériau photovoltaïque le plus important, sa part de marché dépasse les 90 %, et il restera pendant longtemps le matériau dominant des cellules solaires.

Pendant longtemps, la technologie de production des matériaux en polysilicium a été contrôlée par 10 usines appartenant à 7 entreprises réparties dans 3 pays, tels que les États-Unis, le Japon et l'Allemagne, formant ainsi un blocus technologique et un monopole de marché.

La demande de polysilicium provient principalement des semi-conducteurs et des cellules solaires. Selon les exigences de pureté, on distingue le polysilicium de qualité électronique et celui de qualité solaire. Le polysilicium de qualité électronique représente environ 55 % de la demande totale, tandis que celui de qualité solaire en représente 45 %.

Avec le développement rapide de l'industrie photovoltaïque, la demande de polysilicium pour les cellules solaires croît plus vite que celle du polysilicium pour semi-conducteurs, et l'on prévoit que la demande de polysilicium solaire dépassera celle du polysilicium de qualité électronique d'ici 2008.

En 1994, la production mondiale de cellules solaires n'atteignait que 69 MW, contre près de 1 200 MW en 2004, soit une multiplication par 17 en seulement 10 ans. Les experts prévoient que l'énergie solaire photovoltaïque surpassera l'énergie nucléaire comme l'une des principales sources d'énergie de base au cours de la première moitié du XXIe siècle.