Pile solaire

Sur option : Le courant de C.C entre dans un inverseur .

Photogeneration des porteurs de charge

Noter que si un photon a le un multiple de nombre entier d'énergie d'espace de bande, il peut créer plus d'une paire d'électron-trou. Cependant, cet effet n'est habituellement pas significatif en piles solaires. Le " ; multiple" de nombre entier ; la partie est un résultat de la mécanique quantique De et de la quantification de l'énergie.

Quand un photon est absorbé, son énergie est donnée à un électron dans le réseau cristallin. Habituellement cet électron est dans la bande de valence de , et est étroitement lié dans les liaisons covalentes entre les atomes voisins, et par conséquent incapable de se déplacer loin. L'énergie donnée à elle par le " de photon ; excites" ; il dans la bande de conduction , où il est libre de se déplacer autour dans le semi-conducteur. La liaison covalente que l'électron était précédemment une partie de maintenant a un peu d'électron - ceci est connu comme trou. La présence d'une liaison covalente absente permet les électrons collés des atomes voisins au mouvement dans le " ; trou, " ; laisser un autre trou derrière, et de cette façon un trou peut se déplacer par le trellis. Ainsi, il peut dire que les photons absorbés dans le semi-conducteur créent des paires mobiles d'électron-trou.

Un besoin de photon ont seulement une plus grande énergie que cela de l'espace de bande afin d'exciter un électron de la bande de valence dans la bande de conduction. Cependant, le spectre solaire de fréquence de rapproche un spectre du corps noir à ~6000 K, et en soi, une grande partie du rayonnement solaire atteignant la terre se compose de photons avec des énergies plus grandes que l'espace de bande du silicium. Ces photons de plus haute énergie seront absorbés par la pile solaire, mais la différence dans l'énergie entre ces photons et l'espace de bande de silicium est convertie en chaleur (par l'intermédiaire de vibrations de trellis - phonons appelés ) plutôt qu'en énergie électrique utilisable.

Séparation de porteur de charge

Dans les piles solaires de jonction employée couramment de PN, le mode dominant de la séparation de porteur de charge est par la dérive. Cependant, en piles solaires de non-p-n-jonction (typiques du troisième génération de la recherche de pile solaire telle que les piles solaires en couche mince de colorant et de polymère), un champ électrostatique général a été confirmé pour être absent, et le mode dominant de la séparation est par l'intermédiaire de diffusion de porteur de charge.

La jonction de PN

voient également :

du semi-conducteur La pile solaire le plus généralement connue est configurée comme jonction du PN de grand-secteur faite à partir du silicium. Comme simplification, on peut imaginer mettre une couche de n-type silicium en contact direct avec une couche de p-type silicium. Dans la pratique, des jonctions de PN des piles solaires de silicium ne sont pas transformées de cette façon, mais plutôt, en répandant un n-type dopant en un côté d'un p-type gaufrette (ou vice versa).

Si un morceau de p-type silicium est placé en contact intime avec un morceau de n-type silicium, alors une diffusion des électrons se produit de la région de la concentration élevée d'électron (le n-type côté de la jonction) dans la région de la basse concentration d'électron (p-type côté de la jonction). Quand les électrons répandent à travers la jonction de PN, ils recombinent avec des trous sur le p-type côté. La diffusion des porteurs ne se produit pas indéfiniment cependant, en raison d'un champ électrique qui est créé par le déséquilibre de la charge immédiatement l'un ou l'autre côté de la jonction que cette diffusion crée. Le champ électrique établi à travers la jonction de PN crée une diode qui favorise le courant pour entrer dans seulement une direction à travers la jonction. Les électrons peuvent passer du n-type côté dans le p-type côté, et les trous peuvent passer du p-type côté au n-type côté. Cette région où les électrons ont répandu à travers la jonction s'appelle la région d'épuisement parce qu'elle ne contient plus aucun porteur de charge mobile. On le connaît également comme " ; region" de charges spatiales ;.

Raccordement à une charge externe

Circuit équivalent d'une pile solaire

Pour comprendre le comportement électronique d'une pile solaire, il est utile de créer un modèle qui est électriquement équivalent, et est basé sur les composants électriques discrets dont le comportement est bien connu. Une pile solaire idéale peut être modelée par une source courante parallèlement à une diode ; dans la pratique aucune pile solaire n'est idéale, ainsi une résistance de shunt et un composant de résistance de série sont ajoutés au modèle. Le circuit équivalent en résultant d'une pile solaire est montré du côté gauche. Également montrée, du côté droit, est la représentation schématique d'une pile solaire pour l'usage dans des schémas de circuit.

Facteurs de rendement de pile solaire

point de Maximum-puissance

Le point de puissance maximum d'un photovoltaïque varie avec l'illumination d'incident. Pour des systèmes assez grands pour justifier les dépenses supplémentaires, un traqueur maximum de point de puissance de suit la puissance instantanée en mesurant continuellement la tension et le courant (et par conséquent, transfert de puissance), et des utilisations cette information d'ajuster dynamiquement la charge ainsi la puissance maximum est le toujours transféré, indépendamment de la variation de l'éclairage.

Efficacité de conversion d'énergie

\ frac {P_ {m}} {E \ périodes A_c}

Le STC. spécifie une température de 25°C et un irradiance de ² de 1000 W/m avec un spectre de la masse d'air 1. Ceux-ci correspondent à l'irradiance et au spectre de l'incident de lumière du soleil un temps clair sur une surface du soleil-revêtement 37°-tilted au soleil sous un angle de 41.81° au-dessus de l'horizon. Cette condition représente approximativement le midi solaire près des équinoxes de printemps et d'automne aux Etats-Unis continentaux avec la surface de la cellule visée directement le soleil. Ainsi, dans ces conditions une pile solaire d'efficacité de 12% avec une superficie de 100 cm² (0.01 m²) peut être prévue pour produire approximativement une puissance de 1.

Remplir facteur

= \ = de frac {P_ {m}} {V_ {Oc} \ périodes I_ {Sc}} \ frac {\ eta \ périodes A_c \ périodes E} {V_ {Oc} \ périodes I_ {Sc}}

Rendement quantique

Comparaison d'efficiencies< de conversion d'énergie ! -- Cette section est liée du satellite d'énergie solaire de -->

voient également : Photovoltaics

En ce moment, l'examen des différentes manières de calculer l'efficacité pour des cellules de l'espace et des cellules terrestres est nécessaire pour alléger la confusion. Dans l'espace, où il n'y a aucune atmosphère, le spectre du soleil est relativement non filtré. Cependant sur terre, avec de l'air filtrant la lumière entrante, le spectre solaire change. Pour expliquer les différences spectrales, un système a été conçu pour calculer cet effet de filtrage. Simplement, l'effet de filtrage s'étend de la masse d'air 0 dans l'espace, approximativement à la masse d'air 1. La multiplication des différences spectrales par le rendement quantique de la pile solaire en question rapportera l'efficacité du dispositif. Par exemple, une pile solaire de silicium dans l'espace pourrait avoir une efficacité de 14% à AM0, mais a une efficacité de 16% sur terre à AM 1. Les efficacités terrestres sont typiquement plus grandes que des efficacités de l'espace.

Les efficacités de pile solaire varient de 6% pour les piles solaires silicium-basées amorphes à 42.8% avec des cellules de laboratoire de recherches de multiple-jonction. Les efficacités de conversion d'énergie de pile solaire pour les piles solaires disponibles dans le commerce du multicrystalline SI de sont environ 14-19%. Les cellules du rendement le plus élevé n'ont pas toujours été les plus économiques - par exemple une cellule 30% efficace de multijunction basée sur les matériaux exotiques tels que l'arséniure de gallium ou le séléniure d'indium et produite en bas volume pourrait bien coûter à cent fois autant qu'un 8% la cellule de silicium amorphe efficace dans la production en série, tout en seulement fournissant environ quatre fois le courant électrique.

Cependant, il y a une manière au " ; boost" ; énergie solaire. En augmentant l'intensité de la lumière, des porteurs typiquement photogenerated sont augmentés, ayant pour résultat l'efficacité accrue jusqu'à de 15%. Ces soi-disant " ; systems" de concentrateur ; ont seulement commencé à devenir coût-concurrentiels en raison du développement des cellules du rendement élevé GaAs. L'augmentation de l'intensité est typiquement accomplie en employant le systeme optique de concentration. Un système typique de concentrateur peut employer une intensité de la lumière 6-400 fois le soleil, et augmente l'efficacité d'une cellule de l'un soleil GaAs de 31% à AM 1.

Pour faire l'utilisation pratique de l'énergie générée par le soleil, l'électricité le plus souvent est introduite dans le réseau électrique using des inverseurs (systèmes reliés à une grille de picovolte) ; dans de seuls systèmes de stand, des batteries sont utilisées pour stocker l'énergie qui n'est pas nécessaire immédiatement.

Une méthode commune employée pour exprimer des coûts économiques d'électricité-produire des systèmes est de calculer un prix par kilowatt-heure fourni (KWH) de . L'efficacité de pile solaire en combination avec l'irradiation disponible a une influence importante sur les coûts, mais d'une façon générale l'efficacité de système global est importante. Using les piles solaires disponibles dans le commerce (à partir de 2006) et la technologie de système mène aux efficacités de système entre 5 et 19%. À partir de 2005, les coûts photovoltaïques de production d'électricité se sont étendus de ~0.50 €/kWh) (Europe Centrale) vers le bas à ~0.25 €/kWh) dans les régions de l'irradiation solaire élevée. Cette électricité est généralement introduite dans la grille électrique du côté du client du mètre. Le coût peut être comparé à l'évaluation électrique au détail actuelle (à partir de 2005), qui a varié dans le monde entier de entre 0. (Note : en plus des profils solaires d'irradiance, ces coûts/KWH de calculs varieront selon des prétentions pendant des années de la vie utile d'un système. La plupart des panneaux c-SI warrantied pendant 25 années et devraient voir les années 35+ de la vie utile.)

Le diagramme à la droite illustre les diverses efficacités de conversion commerciales d'énergie de module de grand-secteur et les meilleures efficacités de laboratoire obtenues pour différents matériaux et technologies.

Watts de crête

Puisque la pile solaire de puissance de sortie dépend des facteurs multiples, tels que le angle d'incidence de de s de Sun le le ', pour la comparaison purposes entre différentes cellules et des panneaux, la mesure de la crête de watts (Wp) est employés. Elle est la de dessous de puissance de sortie ces conditions connues sous le nom de STC. : insolation (Irradiance solaire de )

Piles solaires et remboursement d'énergie

Dans les années 90, quand les cellules de silicium étaient deux fois aussi épaisses, des efficacités 30% plus bas qu'aujourd'hui et les vies plus courtes, cela a pu avoir bien coûté plus d'énergie pour faire une cellule qu'il pourrait se produire dans une vie. La période de remboursement d'énergie d'un module photovoltaïque moderne est n'importe où de 1 à 20 ans (habituellement au-dessous de cinq) selon le type et où elle est employée (voit le gain d'énergie nette de ). Ceci signifie que les piles solaires peuvent être des producteurs d'énergie nette, voulant dire elles produisent de plus d'énergie au-dessus de leur vie que l'énergie dépensée en les produisant.

matériaux de Lumière-absorption

Le volume

Silicium

voient également : Silicium , liste de des producteurs de silicium

De loin, le matériel le plus répandu en vrac de pour les piles solaires est le silicium cristallin du (abrégé en tant que groupe comme c-SI ), également connu sous le nom de " ; silicon" solaire de catégorie ;. Le silicium en bloc est séparé dans des catégories multiples selon la cristalinité et la taille de cristal en lingot en résultant , ruban , ou gaufrette . silicium monocristallin (c-SI) de : souvent fait using le Czochralski de processus. Les cellules monocristallines de gaufrette tendent à être chères, et parce qu'elles sont coupées des lingots cylindrique, ne couvrent pas complètement un module carré de pile solaire sans gaspillage substantiel de silicium de raffinage. Par conséquent la plupart des panneaux du c-SI ont découvert des lacunes aux coins de quatre cellules.

Les couches minces

CdTe

La perception de la toxicité de CdTe est basée sur la toxicité du cadmium élémentaire , un métal lourd de qui est un poison cumulatif . Le travail scientifique, en particulier à côté des chercheurs des laboratoires nationaux d'énergie renouvelable (NREL) aux Etats-Unis, a prouvé que le dégagement du cadmium à l'atmosphère est inférieur avec les piles solaires CdTe-basées qu'avec le photovoltaics de silicium et d'autres technologies en couche mince de pile solaire.

Séléniure de Cuivre-Indium

class="

Les matériaux basés sur CuInSe₂ qui sont d'intérêt pour des applications photovoltaïques incluent plusieurs éléments des groupes I, III et VI dans la table périodique. Ces semi-conducteurs sont particulièrement attrayants pour l'application de pile solaire de la couche mince en raison de leurs coefficients d'absorption optique élevés et caractéristiques optiques et électriques souples qui peuvent être manoeuvrés et accordés en principe pour un besoin spécifique dans un dispositif indiqué. CIS est une abréviation pour les films généraux de chalcopyrite du séléniure de cuivre d'indium (le e₂ du s de de n d'I de d'u de C ), CIGS mentionnés ci-dessous est une variation de CIS. Tandis que ces films peuvent réaliser l'efficacité 13.5%, leur coût de fabrication est actuellement haut en comparaison avec une pile solaire de silicium mais le travail continu mène à des processus de fabrication plus rentables. Il y a plus de plans par AVANCIS et de Shell dans des efforts conjoints pour construire une autre usine en Allemagne d'une capacité de 20 MW. Honda au Japon a fini son essai d'installation pilote et lance sa production commerciale. En Amérique du Nord, solaire global avait produit la pile solaire CIS flexible dans sur une échelle plus petite depuis 2001. Indépendamment des technologies et de Nanosolar de Daystar mentionnés dans les CIGS, il y a d'autres fabricants potentiels venant sur la ligne telle que Miasole suivre une méthode de pulvérisation de vide et également essayer solaire CIS initiatique canadien de faire les piles solaires par le processus de galvanoplastie de coût bas.

Quand le gallium est substitué à une partie de l'indium dans CIS, le matériel s'appelle parfois CIGS, ou le diselenide de cuivre , un mélange plein des semi-conducteurs CuInSe₂ et CuGaSe₂ d'indium/gallium de , souvent abrégés par la formule chimique CuIn_xGa _(1-x) Se₂. À la différence du silicium conventionnel basé la pile solaire, qui peut être modelée comme jonction simple de PN (voir sous le semi-conducteur ), ces cellules mieux sont décrites par un modèle plus complexe d'hétérojonction. La meilleure efficacité d'une pile solaire en couche mince en date du décembre 2005 était 19.5% avec la couche d'amortisseur de CIGS. Des rendements plus élevés (environ 30%) peuvent être obtenus en employant le systeme optique pour concentrer la lumière d'incident. L'utilisation du gallium augmente le bandgap optique des CIGS posent par rapport à CIS pur, de ce fait augmentant la tension à circuit ouvert. Dans un autre point de vue, le gallium est ajouté pour remplacer autant indium que dû possible à la disponibilité relative du gallium à l'indium. Approximativement 70% d'indium actuellement produit est employé par l'industrie de moniteur d'écran plat. Quelques investisseurs en technologie solaire s'inquiètent que la production des cellules de CIGS soit limitée par la disponibilité de l'indium. La production de 2 gws de cellules de CIGS (rudement la quantité des cellules de silicium produites en 2006) emploierait environ 10% de l'indium produit en 2004. Pour la comparaison, les piles solaires de silicium ont épuisé 33% de la production électronique de silicium de la catégorie du monde en 2006. réclamations de Nanosolar pour gaspiller seulement 5% de l'indium qu'il emploie. À partir de 2006, la meilleure efficacité de conversion pour les cellules flexibles de CIGS sur le polyimide est 14.1% par Tiwari et autres, à l'ETH, la Suisse. Des valeurs d'efficacité de conversion sur les clinquants flexibles métalliques ont été rapportées par AbuShama et autres dans les démarches de la 4ème conférence du monde d'IEEE sur la conversion d'énergie photovoltaïque 2006 en Hawaï, Etats-Unis.

Qu'étant dit, l'indium peut facilement être réutilisé des modules désarmés de picovolte. Le programme de réutilisation en Allemagne serait est un exemple qui accentue le paradigme industriel régénérateur : " ; Du berceau de pour bercer le " de ;. Le sélénium tient compte d'une meilleure uniformité à travers la couche et ainsi le nombre d'emplacements de recombinaison dans le film sont réduits qui bénéficie le rendement quantique et ainsi l'efficacité de conversion.

Nanosolar, une compagnie Californie-basée, produira bientôt plus de valeur de 400 mégawatts des rangées solaires CIGS-basées par an. Si cette production est atteinte, elles seront une du plus grand producteur du monde des piles solaires.

Multijunction d'arséniure (GaAs) de gallium

Les dispositifs de multijunction de GaAs sont les piles solaires les plus efficaces jusqu'ici, atteignant un niveau le plus haut de l'efficacité 40.7% dans des conditions solaires de concentration et de laboratoire. Ces dispositifs emploient 20 à 30 semi-conducteurs différents posés en série. Au laboratoire national d'énergie renouvelable de , une nouvelle cellule du secteur 0.26685  ; le ² de cm développera une puissance de 2. Ils estiment que cette technologie pourrait par la suite produire l'électricité à l'les seuls 8-10 cents/KWH. C'est semblable au prix de l'électricité aujourd'hui. Ainsi, cette percée a pu finalement avoir comme conséquence la plus grande utilisation du consommateur des piles solaires.

Cette technologie est employée en ce moment sur les missions de vagabond de Mars. Les vagabonds ont survécu à leurs durées prévues et ont travaillé pendant plus de deux années. Leur succès dans l'environnement martien poussière-monté est un testament fort à la longévité et à la longévité de ces types de piles solaires.

Les rangées solaires faites avec un matériel qui contient l'arséniure de gallium GaAs et la GE de germanium voit que la demande montent rapidement. En juste 12 mois derniers (12/2006 - 12/2007), le coût de métal du gallium 4N a monté environ de $350 par kilogramme à $680 par kilogramme. En plus, les prix en métal de germanium ont monté sensiblement à $1000-$1200 par kilogramme cette année. Bien que quelques producteurs chinois de ces matériaux puissent pouvoir compenser certaines des hausses des prix avec leurs coûts de la main-d'oeuvre de la main-d'oeuvre inférieurs. Ces matériaux incluent le gallium (4N, 6N et 7N GA), l'arsenic (4N, le 6N et le 7N) et le germanium, les creusets pyrolitic de nitrure (pBN) de bore pour les cristaux croissants, et l'oxyde de bore, ces produits sont critiques à l'industrie entière de substrat.

Les compagnies impliquées dans ce type de technologie solaire incluent : AXT - (AXTI) et Emcore - (EMKR)

des piles solaires de la Triple-jonction GaAs également étaient employées comme la source d'énergie du solaire Nuna de gagnants du défi de quatre-temps du monde hollandais de en 2005 et 2007.

colorants de Lumière-absorption

voient également :

Teindre-sensibilisé par des piles solaires Typiquement un colorant métallo-organique de ruthénium (RU-centré) est employé comme couche unitaire de matériel de lumière-absorption. La pile solaire teindre-sensibilisée dépend d'une couche mesoporous de bioxyde titanique de Nanoparticulate pour amplifier considérablement la superficie (² de 200-300 m /g TiO₂, par rapport approximativement 10m à ² /g de monocristal plat). Les électrons photogenerated du colorant absorbant léger de sont passés dessus au n-type TiO₂ de , et les trous sont passés à un électrolyte de l'autre côté du colorant. Le circuit est accompli par un couple redox dans l'électrolyte, qui peut être liquide ou plein. Ce type de cellule permet une utilisation plus flexible des matériaux, et est typiquement fabriqué par l'impression d'écran, avec le potentiel pour des coûts plus bas de traitement que ceux utilisés pour les piles solaires en vrac de . Cependant, les colorants en ces cellules souffrent également de la dégradation sous la chaleur et la lumière UV, et l'enveloppe de cellules est difficile de sceller en raison des dissolvants utilisés pour l'assemblage. Malgré ce qui précède, c'est une technologie naissante populaire avec un certain impact commercial prévu dans cette décennie.

Piles solaires organiques/polymère

Silicium

Le silicium amorphe a un bandgap plus élevé (1.7  ; eV) que le silicium cristallin (c-SI) (eV 1.1), que le moyen il absorbe la partie évidente du spectre solaire plus fortement que la partie infrarouge du du spectre. Car le OR-SI a le bandgap à peu près identique comme c-SI, le matériel deux peut être combiné dans les couches minces, créant une cellule posée appelée une cellule tandem . La cellule supérieure dans un-SI absorbe la lumière visible et laisse la partie infrarouge du spectre pour la cellule inférieure dans le nanocrystalline SI. Récemment, des solutions pour surmonter les limitations du silicium cristallin en couche mince ont été développées. Le piégeage léger complote où la lumière entrante est oblique couplée dans le silicium et les traversées de lumière le film plusieurs fois augmentent l'absorption de la lumière du soleil dans les films. Les techniques de traitement thermiques augmentent la cristalinité du silicium et apaisent des défauts électroniques. Le résultat est une nouvelle technologie - silicium cristallin en couche mince de sur le verre (CSG) . Les dispositifs solaires de CSG représentent un équilibre entre le coût bas des couches minces et le rendement élevé du silicium en bloc.

Une technologie de la couche mince de silicium est développée pour le photovoltaics intégré par bâtiment (BIPV) sous forme de piles solaires semi-transparentes qui peuvent être appliquées comme glaçage de fenêtre. Ces cellules fonctionnent comme fenêtre teintant tout en produisant de l'électricité.

Piles solaires de Nanocrystalline

voient également :

la pile solaire de Nanocrystal de Ces structures se servent de certains des mêmes matériaux absorbants légers en couche mince mais sont recouvertes comme amortisseur extrêmement mince sur une matrice de soutien du polymère conducteur ou de l'oxyde de métal mesoporous ayant une superficie très élevée pour augmenter des réflexions internes (et par conséquent augmenter la probabilité de l'absorption de la lumière).

Concentration du photovoltaics (CPV)

Fabrication de dispositif de pile solaire de silicium

Des gaufrettes de silicium polycristallines sont transformées par les lingots monobloc de silicium de fil-sawing en (180 à 350 micromètres) tranches ou gaufrettes très minces. Les gaufrettes sont habituellement légèrement le p-type enduites. Pour faire une pile solaire à partir de la gaufrette, une diffusion extérieure de n-type dopants de est effectuée sur la face frontale de la gaufrette. Ceci forme une jonction du PN quelques cent nanomètres au-dessous de la surface.

Les enduits d'antiréflexion, qui augmentent la quantité de lumière ont couplé dans la pile solaire, sont typiquement appliqués après. Pendant la décennie passée, le nitrure de silicium a graduellement remplacé le bioxyde titanique comme enduit d'antiréflexion de choix en raison de ses excellentes qualités de passivation extérieure (c., il empêche la recombinaison de porteur sur la surface de la pile solaire). Il est typiquement appliqué dans une couche plusieurs centaines de nanomètres profondément using la déposition en phase vapeur plasma-augmentée (PECVD). Quelques piles solaires ont donné aux surfaces avant que, comme des enduits d'antiréflexion, le service pour augmenter la quantité de lumière a couplées dans la cellule. De telles surfaces peuvent habituellement seulement être formées sur le silicium monocristallin, bien que ces dernières années des méthodes de les former sur le silicium de multicrystalline aient été développées.

La gaufrette est alors métallisée, par lequel un plein contact en métal de secteur soit établi sur la surface arrière, et a grille-comme le contact en métal se compose du " fin ; fingers" ; et un plus grand " ; busbars" ; screen-printed sur la surface avant using une pâte de l'argent . Le contact arrière est également constitué par screen-printing une pâte en métal, typiquement aluminium. Habituellement ce contact couvre le dos entier de la cellule, cependant dans quelques conceptions de cellules qu'elle est imprimée dans un modèle de grille. La pâte est alors mise le feu à plusieurs centaines de degrés Celsius pour former des électrodes en métal en contact ohmique avec du silicium. Après que les contacts en métal soient établis, les piles solaires sont reliées ensemble en série (et/ou parallèle) par les fils plats ou les rubans en métal, et assemblées dans les modules ou le " ; panels" solaire ;. Les panneaux solaires ont une feuille du verre Tempered sur l'avant, et une encapsulation du polymère sur le dos. Le verre Tempered ne peut pas être employé avec les cellules de silicium amorphes en raison des températures pendant le procédé de dépôt.

Recherche courante sur des matériaux et des dispositifs

voient également : Chronologie des piles solaires

Il y a actuellement beaucoup de groupes de recherche actifs dans le domaine du Photovoltaics aux universités et aux instituts de recherche autour du monde. Cette recherche peut être divisée en trois secteurs : rendant technologie courante les piles solaires meilleur marché et/ou plus efficaces pour concurrencer effectivement d'autres sources d'énergie ; nouvelles technologies se développantes basées sur de nouvelles conceptions architecturales de pile solaire ; et nouveaux matériaux se développants à servir d'amortisseurs et de porteurs de charge légers.

Traitement de silicium

La production industrielle courante du silicium est par l'intermédiaire de la réaction entre le carbone (charbon de bois) et la silice à une température autour des degrés 1700 Celsius. Dans ce de processus, connu en tant que réduction carbothermique, chaque tonne de silicium (catégorie métallurgique, environ 98% pur) est produite avec l'émission d'environ 1.5 tonne d'anhydride carbonique.

La silice pleine peut être directement convertie (réduit) en silicium pur par électrolyse dans un bain de sel fondu à des degrés assez doux de Celsius de la température (800 à 900). Tandis que ce nouveau processus est en principe identique comme le FFC Cambridge de processus qui a été découvert la première fois vers la fin de 1996, la conclusion intéressante de laboratoire est qu'un tel silicium électrolytique est sous forme de silicium poreux qui se transforme aisément en poudre fine, (avec une dimension particulaire de quelques micromètres), et peut donc procurer de nouvelles occasions au développement des technologies de pile solaire.

Une autre approche est également de réduire la quantité de silicium utilisée et de coûter ainsi, comme fait par le Andrew Blakers de professeur à l'université nationale australienne avec leur " ; Sliver" ; cellules, par micromachining des gaufrettes dans les couches très minces et pratiquement transparentes qui pourraient être employées en tant que bâches architecturales transparentes. Using cette technique, une gaufrette de silicium est suffisante pour construire un panneau de 140 watts, comparé à environ 60 gaufrettes requises pour les modules conventionnels du même rendement de puissance.

Encore une autre manière de réaliser des améliorations de coût est de réduire des pertes pendant la formation en cristal par le modelisation amélioré du processus, comme fait par le FemagSoft , avantage supplémentaire du Université Catholique De Louvain .

Une autre approche originale utilisée par le solaire à feuilles persistantes est d'élever des rubans de silicium de " spécialisé ; puller" de corde ; fours. Ils prétendent pouvoir produire des cellules plus minces sans perte de usinage plus les cellules en résultant sont naturellement rectangulaires dans la forme.

Traitement en couche mince

Une en particulier technologie prometteuse est les couches minces de silicium cristallin sur les substrats en verre. Cette technologie se sert des avantages du silicium cristallin comme matériel de pile solaire, avec les économies d'employer une approche en couche mince.

Un autre aspect intéressant des piles solaires en couche mince est la possibilité pour déposer les cellules sur tout le genre de matériaux, y compris les substrats flexibles (ANIMAL FAMILIER par exemple), qui ouvre une nouvelle dimension pour de nouvelles applications.

Traitement de polymère

Traitement de Nanoparticle

Conducteurs transparents

Un secteur relativement nouveau a émergé using des réseaux du nanotube de carbone de comme conducteur transparent pour les piles solaires organiques . Les réseaux de Nanotube sont flexibles et peuvent être déposés sur des surfaces une série de manières. Avec un certain traitement, les films de nanotube peuvent être fortement transparents dans l'infrarouge, permettant probablement les piles solaires de bas bandgap efficace. Les réseaux de Nanotube sont p-type conducteurs, tandis que les conducteurs transparents traditionnels sont exclusivement le N-type . La disponibilité d'un P-type conducteur transparent de pourrait mener aux nouvelles conceptions de cellules qui simplifient la fabrication et améliorent l'efficacité.

La gaufrette de silicium a basé les piles solaires

Cellules de ruban

Le Andrew Blakers et Dr. Klaus Weber de professeur, travaillant à l'université nationale australienne et à l'énergie d'origine de ont développé une technique pour découper une gaufrette de silicium simple, qui permet à un collecteur sensiblement plus grand la superficie de chaque gaufrette, comparée aux piles solaires habituelles. La technique implique de prendre une gaufrette de silicium, en général 1 à 2 millimètres d'épaisseur, et la fabrication d'une multitude des tranches parallèles et transversales à travers la gaufrette, créant un grand nombre de rubans qui ont une épaisseur de 50 micromètres et d'une largeur égale à l'épaisseur de la gaufrette originale. Ces tranches sont tournées 90 degrés, de sorte que les surfaces correspondant aux visages de la gaufrette originale deviennent les bords des rubans. Le résultat est de convertir, par exemple, un diamètre de 150 millimètres, la gaufrette 2 millimètre-épaisse ayant une superficie exposée de silicium de ² environ de 175 cm par côté dans environ 1000 rubans ayant des dimensions de 100 millimètres X 2 millimètres X 0.1 millimètre, rapportant à un silicium exposé total la superficie d'environ 2000 ² de cm par côté. En raison de cette rotation, du dopage électrique et de contacts qui étaient sur le visage de la gaufrette sont localisés les bords du ruban, plutôt qu'avant et arrière comme cela est le cas pour les cellules conventionnelles de gaufrette. Ceci a l'effet intéressant de rendre la cellule sensible à partir de l'avant et arrière de la cellule (une propriété connue sous le nom de bifaciality).

Fabricants

Des piles solaires sont fabriquées principalement le Japon, en l'Allemagne, les Etats-Unis, et Chine, bien que nombreux d'autres nations ont ou acquièrent la capacité productive significative de pile solaire. Tandis que les technologies évoluent constamment vers des rendements plus élevés, les cellules les plus efficaces pour la production électrique de coût bas ne sont pas nécessairement ceux avec le rendement le plus élevé, mais ceux avec un équilibre entre la production peu coûteuse et l'efficacité assez haut pour réduire au minimum la balance secteur-connexe du coût de systèmes. Ces compagnies avec la technologie manufacturière de large échelle pour les substrats peu coûteux d'enduit peuvent, en fait, finalement être les producteurs d'électricité nets les plus peu coûteux, même avec les efficacités de cellules qui sont inférieures à ceux des technologies monocristallines.

Voir également