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Silicium monocristallin
Il est constitué d’un seul cristal offrant à la cellule un arrangement parfait des atomes. Il présente un rendement légèrement supérieur au silicium polycristallin (15 %) ; néanmoins, il reste assez onéreux en raison de son exigence de grande pureté et de l’importante quantité d’énergie nécessaire à sa fabrication. [7]
Silicium polycritallin
Il est constitué de plusieurs monocristaux juxtaposés dans différentes orientations donnant à la cellule un aspect mosaïque. Le silicium polycristallin est la technologie la plus répandue sur le marché mondial en raison de son bon rendement (13 %) pour des couts de fabrication maitrisés.
Figure-I-4: Silicium polycristallin[8]
Silicium amorphe
Un matériau est dit amorphe lorsque la distribution de ses atomes est désordonnée, ou si l’arrangement ordonné de ses atomes ne porte que sur un nombre limité de ces derniers. On parle alors d’ordre à courte distante (quelques dizaines d’angströms). [9]
Ce type de cellules, de structure moléculaire non cristalline, nécessite moins d’énergie pour leur production que les cellules cristallines, car il est composé de couches minces. Leur rendement actuel atteint 9% en industrie et environ 11% en laboratoire. Cependant, le silicium amorphe permet de produire des panneaux de grandes surfaces à faible cout en utilisant peu de matières premières.
Définitions de quelques propriétés optiques des matériaux
Les propriétés optiques d’un milieu matériel sont nombreuses. Elles renvoient au comportement de la lumière qui les atteint.
Un rayon lumineux formé de photons en interaction avec un matériau solide subit trois manifestations optiques simultanées (figure I-6):
l’absorption ; la réflexion ; la transmission.
FigureI-6: Les trois evenements optiques d’un rayon lumineux[10 ]
L’absorption
La lumière est absorbée par le matériau. Elle ne le traverse pas.
Seule la lumière absorbée est restituée sous forme d’énergie électrique.
La réflexion
Au cours de la réflexion la lumière ne traverse pas le milieu matériel, elle est renvoyée par la surface. La réduction de la réflexion de la lumière se fait en jouant sur les indices de
La transmission
Au cours de la transmission la lumière traverse le milieu matériel.
Selon l’épaisseur du matériau, la transmission de la lumière est plus ou moins importante : les cellules au silicium cristallin à forte épaisseur (0,2 m) est négligeable contrairement aux dispositifs en couche mince de type silicium amorphe (épaisseur < 1 m) à travers les quels la transmission n’est pas négligeable. [11]
Théorie de la couche antireflet(CAR)
Intérêt de la couche antireflet
Le rôle de la couche antireflet est d’adapter les indices optiques entre l’air (ou le silicium) afin de minimiser la réflexion pour assurer un bon rendement. Pour annuler la réflexion à une longueur d’onde donnée, il faut que le déphasage entre l’onde incidente réfléchie à l’interface AIR CAR et l’onde incidente réfléchie CAR-silicium soit en position de phase (interface destructive) en tenant compte de l’épaisseur de la couche. Le matériau utilisé comme couche antireflet doit être non absorbant dans la gamme du spectre solaire. [12]
Afin de faciliter ou maximiser la pénétration des photons à travers la cellule, donc minimiser la réflexion, on dépose une couche antireflet sur la face avant de la cellule photovoltaïque.
Choix de l’indice de réfraction
Ainsi pour faire le choix on doit chercher la relation entre les indices de réfraction n n et n 1, 2 3 respectivement de l’air, de la couche antireflet et du silicium.
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