Cellule photovoltaïqueUne cellule photovoltaïque, ou cellule solaire, est un composant électronique qui, exposé à la lumière, produit de l’électricité grâce à l’effet photovoltaïque. La puissance électrique obtenue est proportionnelle à la puissance lumineuse incidente et elle dépend du rendement de la cellule. Celle-ci délivre une tension continue et un courant la traverse dès qu'elle est connectée à une charge électrique (en général un onduleur, parfois une simple batterie électrique).
Theory of solar cellsThe theory of solar cells explains the process by which light energy in photons is converted into electric current when the photons strike a suitable semiconductor device. The theoretical studies are of practical use because they predict the fundamental limits of a solar cell, and give guidance on the phenomena that contribute to losses and solar cell efficiency. Photons in sunlight hit the solar panel and are absorbed by semi-conducting materials. Electrons (negatively charged) are knocked loose from their atoms as they are excited.
Crystalline siliconCrystalline silicon or (c-Si) Is the crystalline forms of silicon, either polycrystalline silicon (poly-Si, consisting of small crystals), or monocrystalline silicon (mono-Si, a continuous crystal). Crystalline silicon is the dominant semiconducting material used in photovoltaic technology for the production of solar cells. These cells are assembled into solar panels as part of a photovoltaic system to generate solar power from sunlight. In electronics, crystalline silicon is typically the monocrystalline form of silicon, and is used for producing microchips.
Film photovoltaïqueUn film photovoltaïque ou cellule solaire en couche mince ou encore couche mince photovoltaïque est une technologie de cellules photovoltaïques de deuxième génération, consistant à l'incorporation d'une ou plusieurs couches minces (ou TF pour ) de matériau photovoltaïque sur un substrat, tel que du verre, du plastique ou du métal. Les couches minces photovoltaïques commercialisées actuellement utilisent plusieurs matières, notamment le tellurure de cadmium (de formule CdTe), le diséléniure de cuivre-indium-gallium (CIGS) et le silicium amorphe (a-Si, TF-Si).
Cellule photovoltaïque à pérovskiteUne cellule photovoltaïque à pérovskite est un type de cellule photovoltaïque dont la couche active est constituée d'un matériau de formule générale à structure pérovskite dans laquelle A est un cation, généralement de méthylammonium (MA), de formamidinium ou de césium , B est un cation d'étain ou de plomb , et X est un anion halogénure tel que chlorure , bromure ou iodure . Le rendement des cellules photovoltaïques utilisant ces matériaux est en constante augmentation depuis la fin des années 2000.
Monocrystalline siliconMonocrystalline silicon, more often called single-crystal silicon, in short mono c-Si or mono-Si, is the base material for silicon-based discrete components and integrated circuits used in virtually all modern electronic equipment. Mono-Si also serves as a photovoltaic, light-absorbing material in the manufacture of solar cells. It consists of silicon in which the crystal lattice of the entire solid is continuous, unbroken to its edges, and free of any grain boundaries (i.e. a single crystal).
Dépôt chimique en phase vapeurvignette|Schéma d'un CVD Le dépôt chimique en phase vapeur (ou CVD pour l'anglais chemical vapor deposition) est une méthode de dépôt sous vide de films minces, à partir de précurseurs gazeux. La CVD est un procédé utilisé pour produire des matériaux solides de haute performance, et de grande pureté. Ce procédé est souvent utilisé dans l'industrie du semi-conducteur pour produire des couches minces. Dans un procédé CVD typique, le substrat est exposé à un ou plusieurs précurseurs en phase gazeuse, qui réagissent et/ou se décomposent à la surface du substrat pour générer le dépôt désiré.
Silicium amorpheLe silicium amorphe, généralement abrégé a-Si, est la variété allotropique non cristallisée du silicium, c’est-à-dire dans lequel les atomes sont désordonnés et ne sont pas rangés de façon régulière définissant une structure cristalline. Le silicium amorphe peut être déposé en couches minces à basse température sur un grand nombre de substrats, permettant d'envisager une grande variété d'applications microélectroniques. Ce matériau semi-conducteur est couramment utilisé pour réaliser certains panneaux solaires photovoltaïques.
Dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasmathumb|Équipement de PECVD. Le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (ou PECVD, pour Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition en anglais) est un procédé utilisé pour déposer des couches minces sur un substrat à partir d'un état gazeux (vapeur). Des réactions chimiques se déroulent au cours du processus après la formation d'un plasma à partir des gaz du réacteur. Le plasma est généralement créé à partir de ce gaz par une décharge électrique pouvant être générée à partir de sources radio-fréquences (13,56 MHz), micro-ondes (2,45 GHz) ou par une décharge électrique continue entre deux électrodes.
Silicium polycristallinLe silicium polycristallin, aussi couramment appelé polysilicium ou poly-Si est une forme particulière du silicium, qui se différencie du silicium monocristallin et du silicium amorphe. Contrairement au premier (composé d'un seul cristal) et au second (n'ayant aucune ou une très faible cohérence cristallographique), le silicium polycristallin est constitué de multiples petits cristaux de tailles et de formes variées, qui lui confèrent des propriétés différentes des deux autres formes.
Rendement d'une cellule photovoltaïquevignette| Meilleurs rendements de différentes technologies de cellules photovoltaïques mesurés en laboratoire depuis 1976. Le rendement d'une cellule photovoltaïque, parfois noté η, est le rapport entre l'énergie électrique générée par effet photovoltaïque d'une part et l'énergie électromagnétique reçue par la cellule photovoltaïque sous forme de rayonnement solaire d'autre part. Avec la latitude et le climat du lieu d'installation, le rendement des cellules solaires d'un dispositif photovoltaïque détermine la production d'énergie électrique annuelle du système.
Quantum dot solar cellA quantum dot solar cell (QDSC) is a solar cell design that uses quantum dots as the captivating photovoltaic material. It attempts to replace bulk materials such as silicon, copper indium gallium selenide (CIGS) or cadmium telluride (CdTe). Quantum dots have bandgaps that are adjustable across a wide range of energy levels by changing their size. In bulk materials, the bandgap is fixed by the choice of material(s).
Tension de circuit ouvertvignette|Définition de la tension de circuit ouvert. La boîte représente un appareil quelconque à deux bornes. Celles-ci ne sont connectées à rien, de sorte qu'aucun courant ne circule entre elles. La tension v de ce schéma indique la tension de circuit ouvert . La tension de circuit ouvert, également dite potentiel à l'abandon ou encore OCV (de l'anglais "Open Circuit Voltage"), est la tension électrique entre les bornes d'un appareil déconnecté de tout circuit. Elle est habituellement notée ou .
Dépôt physique par phase vapeurvignette|Montage expérimental d’une évaporation par dépôt chimique vapeur Le dépôt physique en phase vapeur (ou PVD pour l'anglais physical vapor deposition) est un ensemble de méthodes de dépôt sous vide de films minces : Évaporation directe : Évaporation sous vide (ou évaporation) Évaporation par faisceau d'électron en phase vapeur (angl. electron beam evaporation) Pulvérisation cathodique (sputtering) : les particules de métal sont séparées de leur substrat par bombardement ionique.
Cellule photovoltaïque organiquevignette|On peut apercevoir les cellules photovoltaïques organiques Les cellules photovoltaïques organiques sont des cellules photovoltaïques dont au moins la couche active est constituée de molécules organiques. Leur développement constitue une tentative de réduction du coût de l'électricité photovoltaïque, sans conteste la principale barrière pour cette technologie, mais on espère aussi qu'elles seront plus fines, flexibles, faciles et moins chères à produire, tout en étant résistantes.
Fabrication des dispositifs à semi-conducteursthumb|upright=1.5|Évolution de la finesse de gravure des processeurs entre 1970 et 2017 La fabrication des dispositifs à semi-conducteur englobe les différentes opérations permettant l'élaboration de composants électroniques basés sur des matériaux semi-conducteurs. Entrent dans cette catégorie de composants à semi-conducteur, les composants discrets qui n'ont qu'une seule fonction comme les diodes et les transistors, et les circuits intégrés plus complexes, intégrant plusieurs composants, jusqu'à des milliards, dans le même boîtier.
Dépôt sous videvignette|Chambre à vide de l'Observatoire du Mont Mégantic utilisée pour la re-aluminisation des miroirs de télescopes. Le dépôt sous vide est une technique de fabrication de couche mince : on cherche à déposer une couche de métal (la plupart du temps) sur une lame de substrat solide (verre ou silicium par exemple). On y utilise le principe physique qui veut que, à très basse pression, les molécules (généralement monoatomiques) de vapeur d'un métal se déplacent avec très peu de risque de collision avec d'autres molécules : le gaz métallique se trouve projeté sur le substrat sans être freiné par les phénomènes de diffusion, et sans risque d'oxydation.
Ablation laser pulséL'ablation laser pulsé (en anglais Pulsed Laser Deposition ou PLD) est une méthode de dépôt en couches minces utilisant un laser de très forte puissance. Elle permet de facilement produire divers alliages binaires. Expérimentée pour la première fois en 1965, par H.M. Smith et A.F. Turner, la découverte de l'ablation laser pulsé fait suite aux récentes avancées concernant l'étude et la compréhension des phénomènes d'interactions entre les lasers et les surfaces solides.
Hybrid solar cellHybrid solar cells combine advantages of both organic and inorganic semiconductors. Hybrid photovoltaics have organic materials that consist of conjugated polymers that absorb light as the donor and transport holes. Inorganic materials in hybrid cells are used as the acceptor and electron transporter in the structure. The hybrid photovoltaic devices have a potential for not only low-cost by roll-to-roll processing but also for scalable solar power conversion. Solar cells are devices that convert sunlight into electricity by the photovoltaic effect.
PhotodiodeUne photodiode est un composant semi-conducteur ayant la capacité de capter un rayonnement du domaine optique et de le transformer en signal électrique. Comme beaucoup de diodes en électronique elle est constituée d'une jonction PN. Cette configuration de base fut améliorée par l'introduction d'une zone intrinsèque (I) pour constituer la photodiode PIN. En absence de polarisation (appelé mode photovoltaïque) elle crée une tension. En polarisation inverse par une alimentation externe (mode photoampérique), elle crée un courant.
