Cellules solaires à deux surfaces, bifaces ou bifaciales – informations intéressantes sur les modules solaires

Aujourd’hui, la grande majorité des cellules solaires sont fabriquées à partir de silicium. Le silicium est un semi-conducteur et, en tant que tel, ses électrons externes sont situés dans un intervalle d'énergie appelé bande de valence, remplissant complètement les niveaux d'énergie de cette bande. Au-dessus de cette bande de valence se trouve une bande interdite ou espace énergétique dans lequel aucun électron ne peut exister, et plus haut se trouve la bande de conduction. Cette bande de conduction est presque vide d’électrons, mais c’est là que se logent les électrons de la bande de valence après avoir été excités par l’absorption de photons. Ces électrons ont plus d’énergie que les électrons ordinaires du semi-conducteur. La conductivité électrique du Si décrit jusqu'à présent, appelé silicium intrinsèque, est extrêmement faible. Une légère contamination par des atomes de phosphore entraîne la présence d'électrons supplémentaires dans la bande de conduction, rendant le silicium de type n et lui conférant une conductivité qui peut être influencée en modifiant la densité des atomes de phosphore. Alternativement, la contamination par des atomes de bore ou d’aluminium peut amener le Si à devenir de type p et avoir une conductivité qui peut également être influencée. Ces atomes d’impuretés absorbent les électrons de la bande de valence et y laissent ce qu’on appelle des « trous » qui se comportent comme des charges positives virtuelles. Les cellules solaires en Si sont généralement dopées au bore pour se comporter comme un semi-conducteur de type p et avoir une région superficielle étroite (~ 0,5 micron) de type n. La jonction pn est formée entre les deux, dans laquelle un champ électrique est créé qui divise les électrons et les trous, les électrons vers la surface et les trous vers l'intérieur. De cette façon, un photocourant est généré, qui est dissipé par des contacts métalliques des deux côtés. La lumière qui s'éloigne de la jonction pn n'est pas divisée et les paires électron-trou créées finissent par se recombiner et ne produisent pas de photocourant. Les rôles des régions p et n dans la cellule peuvent être inversés, comme expliqué ici.

En conséquence, une cellule solaire monofaciale génère un photocourant uniquement lorsque la surface où la jonction s'est formée est éclairée.

Une cellule solaire biface, en revanche, est conçue de telle sorte qu'elle soit active des deux côtés et génère du photocourant lorsque l'un des côtés - avant ou arrière - est éclairé.

Gains supplémentaires en matière de production d'énergie : par rapport aux cellules solaires P, les cellules solaires N ont tendance à augmenter considérablement l'efficacité. Les cellules solaires bifaces auront une perspective d'application plus large en raison de la capacité de production biface et de l'efficacité supérieure du système, et sont particulièrement adaptées aux zones les plus enneigées et aux systèmes de production distribués tels que les toits, les clôtures et les murs antibruit.

L'efficacité de l'arrière de la cellule peut atteindre plus de 19 % et les rétroéclairages incidents peuvent être utilisés pour améliorer la capacité de génération du système, la capacité de surface unitaire augmentant jusqu'à 10 % à 30 %.

Grâce au module en verre doté de la technologie des cellules bifaces, la lumière est captée à la fois à l'avant et à l'arrière du module. L'augmentation de l'utilisation de la lumière augmente l'efficacité du module. Une puissance totale allant jusqu'à 360 Wc peut être obtenue via l'arrière actif du module (290 Wp uniquement à l'avant / total 320 - 360 Wp).

Le gain d'efficacité dépend de la situation de rayonnement (atmosphère et bruit de fond).

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