انواع الالواح الشمسية

Conducteur, Isolant, Semi-conducteur et jonction PN, Cellule Photovoltaïque :

Les matériaux peuvent être classés suivant la conductivité électrique en 3 catégories : conducteur isolent et semi-conducteur.

- Conducteurs :

Par leur très faible résistivité  (ρ ≤ 10^-8 Ω.m.) à température ambiante, les conducteurs, représentés par les métaux (Cuivre, Aluminium …), conduisent bien l’électricité et la chaleur,  par le moyen d’électrons libres dont la densité de 10²² à 10²³/ cm³. Soumis à un rayonnement, ils sont capables d’absorber toutes les longueurs d’onde. Les photons absorbés sont transformés en chaleur par l’effet du phénomène de la vibration atomique.

- Isolant :

Les isolant Verre, mica, la silice (SiO2), le carbone (diamant)      ne conduisent ni l’électricité ni la chaleur. L’augmentation de la température baisse la résistivité (ρ > 10⁶ Ω.m.) libérant ainsi des électrons et des trous. Comme le photon n’interagit avec l’électron que s’il peut lui céder une énergie supérieur a la largeur de la bande interdite (ou gap) Eg ( <0.25um , soit E>5eV (rayonnement UV)), et comme le rayonnement solaire se trouve à des énergies majoritairement inferieurs à 3 eV, alors il n’y a pas d’absorption par le matériau composant   l’isolant.

  Semi-conducteur et jonction PN:

Un semi-conducteur est constitué par un matériau qui conduit l’électricité, en fonction de la nature de sa propre matière même, mais d’une manière moins efficace qu’un conducteur, dans des conditions  de température ambiante. La résistivité des semi-conducteurs varie entre 10³ et 10⁴ est la conduction électrique se fait par les électrons et/ou les trous. Pour un semi-conducteur la largeur de la bande interdite, de 0.6 a 2 eV, est plus faible que celle des isolants ce qui offre la possibilité de production des électrons de conduction si le photon possède assez d’énergie. On distingue deux types de semi-conducteur, le pur (intrinsèque) et (extrinsèque). Comme exemple de semi-conducteur on cite le silicium le germanium (Ge) le sélénium (se) ou les composés semi-conducteur comme l’arséniure de gallium(GaAs) ou le tellurure de cadmium(CdTe).

- Cellules photovoltaïques :

La cellule photovoltaïque est un composé électronique capable de convertir une partie de l’énergie solaire en énergie électrique. Dans leurs majorités, les cellules solaires son fabriquées à partir du Silicium cristallin qui permet d’atteindre des efficacités de conversion remarquables, beaucoup moins chères que les cellules solaires de type (GaAs) très couteuses.

Au niveau de l’atome, dans une structure cristalline de la matière, il existe trois bandes énergétiques:

- la bande de valence (BV)

- la bande interdite ou énergie de gap. 

- la bande de conduction

Pour les isolants, la bande interdite est très importante contrairement à celle des conducteurs (presque nulle pour les métaux) qui est très faible, tandis qu’elle est moyenne pour les semi-conducteurs. Les matériaux jusqu’a une bande interdite de 3 eV étaient classifiés comme semi-conducteurs, mais actuellement, grâce au développement de nouvelles technologies, des semi-conducteurs modernes, de haute puissance et à large gap comme le Gan ( Eg =3.39 ev) ou 6H-SiC (Eg=3.05 eV), sont disponibles sur les marchés.