Les Cellules Photovoltaiques

ute terrestre, il est relativement abordable.

De plus, il est nécessaire que les concentrations en impuretés indésirables soient inférieures à 1013 cm-3, voir 1014 cm-3 pour le silicium polycristallin.

Une majorité des cellules sont aujourd’hui faites de plaquettes de silicium multicristallin, même si le monocristallin a un meilleur rendement.

P=VCO.JCC.FF où VCO est la tension délivrée par la cellule en circuit ouvert, JCC la densité de courant de court-circuit et FF le facteur de forme (propre à la cellule).

L’interêt du silicium polycristallin est qu’il avoisine le monocristallin au niveau des rendements mais que son cout est beaucoup plus faible, son obtention et sa découpe plus facile (le silicium monocristallin est en effet produit sous forme de bloc cylindrique).

III. Obtention et purification du silicium

1. Production du silicium

Le silicium est tiré de la silice (oxyde formant la croute terrestre). Il existe deux méthodes pour obtenir du silicium, la première donnant un silicium avec un taux d’impureté compris entre 0,5 et 2% destiné à l’industrie métallurgique et la seconde donnant un silicium très pur destiné à l’industrie électronique.

* Pour obtenir du silicium de pureté métallurgique, on réduit l’oxyde, la silice, par le carbone à haute température.

* Pour obtenir du silicium de pureté électronique, le silicium métallurgique est transformé en trichlorosilane (SiHCl3). La réaction a lieu vers 300°C. Ensuite, SiHCl3 est purifié par distillation, puis réduit par l’hydrogène (H2) à 1000-1100°C. On obtient du silicium polycristallin.

2. Elaboration de plaquettes de silicium multicristallin

Pour obtenir des lingots de silicium polycristallin, il suffit de place le silicium liquide précédemment obtenu dans un creuset en graphite. Le produit issu de cette étape est un lingot parallélépipédique de silicium à l'état solide. Il faut ensuite le scier en plaquettes de 200 à 300µm.

Une autre technique en projet consiste à plonger une plaque de carbone dans le silicium liquide pour qu’une fine couche de ce dernier se dépose, puis à consumer le carbone par chauffage. Lors du chauffage, une couche externe de silice s’est formée, il suffit de l’enlever par abrasion. On peut ainsi obtenir directement des plaquettes fines, sans découpe.

3. Elaboration de plaquettes de silicium monocristallin

La technique la plus utilisé pour faire du silicium monocristallin est la méthode de Czochralski : Le silicium est maintenu liquide, lorsque la surface est à la température limite de solidification, on y plonge un germe monocristallin. Le silicium se solidifie sur ce germe selon la même orientation cristallographique. On tire lentement le germe vers le haut, avec un mouvement de rotation, on obtient alors des lingots circulaires.

Le procédé de la zone flottante est une seconde technique qui permet d’obtenir du silicium monocristallin plus pur. Le processus consiste à produire une petite zone liquéfiée en chauffant un bâton de silicium