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Fabrication de cellules solaires avec le vide

En utilisant une technologie de vide de pointe, les fabricants peuvent produire des panneaux solaires plus rapidement, et augmenter leur efficacité et leur durabilité.

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Rôle du vide dans la fabrication de cellules solaires

L’industrie solaire ouvre la voie aux sources d’énergie renouvelables du futur. Le vide joue un rôle clé dans la fabrication de panneaux solaires évolutifs. Il est utilisé dès le premier instant pour créer le silicium qui compose chaque cellule, jusqu’au laminage des couches finales ensemble.

Les panneaux solaires sont le choix préféré des consommateurs et des entreprises, car la technologie devient plus efficace et plus rentable. La demande de panneaux solaires ne cesse d'augmenter, de même que le besoin de procédés de fabrication plus efficaces.
Le vide permet une production plus rapide ainsi qu'une meilleure efficacité et durabilité des panneaux solaires.

En utilisant une technologie de vide de pointe, les fabricants peuvent produire des panneaux solaires plus rapidement, et augmenter leur efficacité et leur durabilité.

De plus, une technologie de vide optimale peut contribuer aussi à réduire les déchets et à augmenter la durabilité du procédé de fabrication des panneaux solaires. Moins de déchets de matériaux grâce à une répartition uniforme des revêtements sur les cellules solaires.

Busch propose des solutions de vide optimales pour l’industrie de l'énergie solaire.

Applications de vide dans la fabrication de cellules solaires

En utilisant la technologie de vide, les fabricants de panneaux solaires peuvent produire des panneaux solaires durables, efficaces et fiables.

Il y a quatre applications principales de vide pendant le processus de fabrication des panneaux solaires :
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Croissance de cristaux de silicium sous vide

Les cellules qui composent un panneau solaire sont en silicium, l’un des éléments les plus abondants sur Terre. On le trouve dans presque toutes les roches, les sables de plage naturels et les sols, mais toujours en combinaison avec d’autres éléments, en particulier l’oxygène.

Du silicium pur est nécessaire pour les panneaux solaires. Pour le créer, le polysilicium, une forme de silicium de haute pureté, est fondu et un germe de cristal est introduit. Cependant, à l’état fondu, le silicium devient particulièrement réactif. Les molécules de gaz, les particules de poussière et d’autres impuretés peuvent réagir et interférer avec la croissance des cristaux de silicium, ce qui affecte leurs performances et l’efficacité du panneau solaire.

Un système de vide est utilisé pour extraire tout l’air de la chambre du procédé. Sous vide, le silicium ne peut plus réagir avec quoi que ce soit, de sorte que le cristal sera exempt d’impuretés.

Dans cet environnement sans contaminant, le silicium pur peut être cultivé. Il commence à se former sur le germe de cristal. Lorsque le cristal est extrait lentement du silicium fondu, il crée une longue tige qui peut être coupée en plaquettes ultrafines d’environ 200 µm.

Cependant, certaines impuretés sont nécessaires. Le dopage introduit de minuscules quantités d’un autre élément, généralement du bore ou du phosphore, pour créer le wafer de silicium. Ceux-ci se lient aux atomes de silicium et créent des « électrons libres » qui peuvent transmettre l’électricité à travers le circuit. C’est ce qui transforme le silicium pur, un isolant, en semi-conducteur.
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Sas de chargement

Plusieurs étapes critiques de la production de panneaux solaires ont lieu dans une chambre sous vide, afin de fournir un environnement stable et sans contaminant pour les wafers de silicium sensibles.

Pour éviter les changements soudains de pression lors du transfert des plaquettes des conditions atmosphériques vers la chambre principale, le sas de chargement est une étape nécessaire. Il remplit un rôle similaire à celui d’un sas avant la porte d’un vaisseau spatial, en fournissant un espace entre les deux chambres lors du chargement et du déchargement des plaquettes.

Le sas de chargement fonctionne entre la pression ambiante atmosphérique et le niveau de vide dans la chambre principale. Cela signifie que la chambre principale ne perd jamais de pression, ce qui garantit des temps de cycle rapides et une contamination réduite.

Produits correspondants pour les sas de chargement
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Procédés de revêtement

Les cellules solaires sont revêtues de différents matériaux. Selon le matériau et la technique, le revêtement présente des propriétés différentes. L’utilisation du vide garantit une répartition uniforme du matériau de revêtement, l’absence de bulles d’air et une épaisseur uniforme. Tous ces éléments améliorent l’efficacité de chaque cellule solaire.

Il existe deux méthodes de revêtement différentes utilisées dans la fabrication de panneaux solaires : le dépôt physique en phase vapeur (PVD) et le dépôt chimique en phase vapeur renforcé par plasma (PECVD). Ce sont toutes deux des techniques de dépôt en couche mince, mais les méthodes sont différentes et sont utilisées à des fins différentes. Dans un processus PVD, la vapeur se condense sur le substrat pour former le revêtement. Le processus PECVD, quant à lui, provoque une réaction chimique de la vapeur sur le substrat, créant un film mince.

Dans la fabrication de panneaux solaires, le PVD est généralement utilisé pour ajouter une couche physique, telle qu’une couche de protection, pour protéger la cellule solaire des éléments.

Produits correspondants pour le revêtement PVD

En revanche, le PECVD est utilisé lorsque des propriétés chimiques et électriques spécifiques sont requises, telles que l’ajout d’une couche de revêtement antireflet. Cela rend le panneau solaire plus efficace en aidant les cellules à capturer les particules de lumière pour générer de l’électricité. En savoir plus sur le fonctionnement des procédés de revêtement.

Produits correspondants pour le revêtement PECVD
solar_panel_production_infographic_lamination

Lamination de modules solaires

Une lamination de haute qualité est essentielle pour garantir la longévité des modules solaires. Plusieurs couches de plaquettes sont collées pendant ce processus, y compris un couvercle en verre et une plaque d'appui protectrice.

Le vide élimine l’air emprisonné entre les couches, créant une liaison étanche et éliminant le risque de délaminage, ce qui pourrait réduire l’efficacité du module solaire au fil du temps.

Produits correspondants pour la lamination

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Nos produits correspondants

Nos solutions de vide sont utilisées dans les principaux sites de fabrication de panneaux solaires. Dans le monde entier. Et sont réputées pour leur fiabilité. À toutes les étapes de la production de panneaux solaires.

 
Revêtement PVD
Revêtement CVD/PECVD
Lamination
Sas de chargement
 
COBRA NX
PANDA WV

(sas de chargement)
 
 
COBRA NX
PUMA WY

(chambre du procédé)
 
 
COBRA DS

(sas de chargement/chambre du procédé)
COBRA NC
PANDA WV
 
 

(première chambre)
COBRA NX
PANDA WV
 
 

(deuxième chambre)
MINK MM
 
 
 
COBRA NX
PANDA WV
 
 

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Systèmes de vide personnalisés

En savoir plus sur la fabrication de cellules solaires avec le vide

Quelle est la différence entre une cellule solaire et un panneau solaire ?

Lorsque nous parlons d’énergie solaire, nous avons tendance à parler de panneaux solaires. Mais un panneau solaire n’est pas le plus petit composant. C'est la cellule solaire, ou cellule photovoltaïque. Elle se compose de deux couches de plaquettes semi-conductrices. Lorsque plusieurs cellules solaires sont connectées en parallèle, elles forment un module solaire. Ceux-ci sont encapsulés et scellés en un seul objet.

Un ou plusieurs modules solaires emballés en tant qu’unité installable deviennent un panneau solaire. Et un champ de panneaux solaires se compose de plusieurs panneaux solaires en série ou en parallèle, avec seulement quelques modules ou sur plusieurs hectares.

Comment sont fabriqués les panneaux solaires ?

Le processus de fabrication des panneaux solaires, également connu sous le nom de panneaux photovoltaïques (PV), se compose de plusieurs étapes, y compris la production de wafers de silicium, le processus de traitement des cellules et le montage des modules.

Le processus de fabrication de panneaux solaires le plus courant inclut les trois applications suivantes :

  • Croissance de cristaux de silicium : le sable de quartz (SiO2) est chauffé à haute température avec un agent réducteur (carbone) dans un four. Les molécules d’oxygène présentes dans le sable se combinent au carbone pour former du monoxyde de carbone (CO), laissant derrière elles du silicium fondu pur. Une tige de germe de cristal est placée sur la surface en silicium et tirée lentement vers le haut. Cette action combinée à la rotation forme un lingot de silicium. Afin d’éviter que des impuretés ne pénètrent dans le cristal de silicium, ce processus se déroule sous vide. Ensuite, le lingot de silicium est coupé en disques aussi minces qu'une feuille de papier, appelés wafers de silicium.
  • Procédés de revêtement : selon le type de panneau solaire fabriqué, les wafers de silicium subissent différents processus chimiques avant d’être transformés en cellules solaires. Comme le silicium pur est brillant, les cellules sont réfléchissantes. Par conséquent, un revêtement anti-reflet est déposé sur leur surface, sous vide.
  • Lamination de modules solaires : plusieurs cellules solaires sont assemblées par des connecteurs métalliques pour former un module solaire. Une fine couche de verre est placée sur le dessus du module, et la plaque d'appui est fabriquée à partir d’un matériau polymère de haute durabilité. Le vide garantit l’élimination de l’air emprisonné entre les couches, ce qui garantit la résistance et la longévité du module fini.

Existe-t-il différents types de panneaux solaires ?

Il existe quatre types principaux de panneaux solaires :

  • Les panneaux monocristallins, également connus sous le nom de panneauxà cristal simple, sont fabriqués en cultivant un seul cristal de silicium pur qui est découpé en plusieurs plaquettes. Ils sont parfaits dans les endroits où l’espace est limité. Même dans les zones à faible ensoleillement, ces panneaux solaires sont capables de collecter la quantité maximale d’énergie.
  • Les panneaux d’émetteurs et de cellules arrière passivés (PERC) sont une version modifiée des panneaux monocristallins avec une efficacité accrue. Ils sont dotés d’une couche réfléchissante supplémentaire au dos. Cela leur permet de capturer des photons supplémentaires et de produire plus d’énergie solaire qu’un panneau traditionnel.
  • Les panneaux solairespolycristallins ou multicristallins sont constitués de plusieurs cristaux de silicium. Les plaquettes sont formées par fusion de plusieurs fragments de silicium. Ce mélange est ensuite versé dans un moule de la taille d’une seule cellule solaire. Cela rend les panneaux polycristallins plus respectueux de l’environnement, car leur processus de formage implique peu ou pas de matériau mis au rebut. Dans cette catégorie, on distingue les deux types suivants :
    • Contact passivé à l’oxyde de tunnel (TOPCon) : à l’arrière de la cellule, une couche d’oxyde ultrafine est ajoutée. Cela aide la cellule à gérer des tensions plus élevées, ce qui augmente la production de puissance. Les cellules TOPCon sont également plus efficaces que les cellules PERC, en particulier en cas de faible luminosité.
    • Hétérojonction (HJT) : ces cellules sont constituées de trois couches de matériau photovoltaïque. Deux technologies de cellules différentes sont utilisées : le silicium polycristallin et le silicium à couche mince, qui fonctionnent ensemble pour produire de l’électricité. Les cellules HJT sont généralement combinées pour créer des panneaux plus grands que les autres technologies de cellules, et peuvent atteindre des niveaux d’efficacité élevés.
  • Les panneaux solairesà couche mince sont composés de plusieurs couches. Ces couches sont si fines qu’elles sont flexibles. Ces panneaux sont plus légers et plus faciles à installer, car ils ne nécessitent pas de cadre. Les panneaux solaires à couche mince ne sont pas fabriqués en silicium, mais en tellurure de cadmium (CdTe), en silicium amorphe (a-Si) et en sélénure de cuivre-indium-gallium (CIGS), également connu sous le nom de pérovskite. Ils sont plus efficaces que les cellules HJT.

Chaque type de panneau photovoltaïque utilise le vide à différentes étapes du processus de fabrication des panneaux. Selon le type, il peut s’agir de la culture, du revêtement ou du laminage du silicium, ou des trois.

Quelle est la matière première pour la fabrication de panneaux solaires ?

Le sable de quartz, appelé aussi sable de plage naturel, est utilisé pour fabriquer des panneaux solaires. Ce sable permet de produire du silicium pur, qui est le principal matériau nécessaire à la fabrication de panneaux solaires. Le silicium pur est extrêmement réactif à l’état fondu, c’est pourquoi il fait l’objet d’un processus de traitement sous vide pour éviter que des impuretés ne pénètrent dans le cristal de silicium.

Études de cas