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Cellule photovoltaïque en silicium monocristalin.

Cellule photovoltaïque 4 pouces en silicium polycristallin.

Une cellule photovoltaïque, également dénommée cellule solaire, est un composant électronique qui, exposé à la lumière (photons), produit de l’électricité grâce à l’effet photovoltaïque. La puissance obtenue est proportionnelle à la puissance lumineuse incidente^[a] et dépend du rendement de la cellule. Celle-ci délivre une tension continue et un courant la traverse dès qu'elle est connectée à une charge électrique (en général un onduleur, parfois une simple batterie électrique).

Les cellules photovoltaïques les plus répandues sont constituées de semi-conducteurs, principalement à base de silicium (Si) et plus rarement d’autres semi-conducteurs : séléniure de cuivre et séléniure d'indium (CuIn(Se)₂ ou CuInGa(Se)₂), tellurure de cadmium (CdTe), etc. Elles se présentent généralement sous forme de fines plaques d’une dizaine de centimètres de côté.

Les cellules sont souvent réunies dans des modules solaires photovoltaïques ou panneaux solaires, en fonction de la puissance recherchée.

Histoire |

Production de cellules photovoltaïques de 1995 à 2013, par pays.

XIX^e siècle |

Le principe de l'effet photoélectrique (transformation directe d'énergie portée par la lumière en électricité) est appliqué dès 1839 par Antoine Becquerel^[1] et son fils Edmond Becquerel qui note qu'une chaîne d'éléments conducteurs d'électricité donne naissance à une tension électrique spontanée quand elle est éclairée.

La fabrication de la première cellule solaire en matériaux semi-conducteurs (en anglais solid state) est attribuée à Charles Fritts en 1883^[2],[3]. Cette cellule atteignait un rendement de 1 %, et utilisait de l'or et du sélénium, matériaux coûteux^[4]

XX^e siècle |

Le sélénium puis le silicium (qui a finalement supplanté le cadmium-tellure ou le cadmium-indium-sélénium également testés pour des raisons de coût) se sont montrés aptes à la production des premières cellules photovoltaïques : posemètres pour la photographie dès 1914, et surtout grâce au rêve de Hassan Kamel Al-Sabbah qui voulait faire du Moyen-Orient un Sahara Vert, ainsi qu'à ses nombreux travaux arrêtés prématurément à sa mort.

Les faibles rendements des cellules à cette époque ne permettent pas d'applications concrètes des cellules photovoltaïques, jusqu'à 1954, où les travaux de Gerald Pearson Darryl Chapin et Calvin Fuller pour les laboratoires Bell permettent enfin aboutir^[5] à un rendement de 6 %^[4].

C'est en 1958 que la première application réelle des cellules photovoltaïques est trouvée, avec l'alimentation des émetteurs radio du satellite Vanguard 1. Le rendement de ces panneaux solaires était alors de 9 %^[4].

Les années 1960 voient le développement du photovoltaïque avec l'essor des satellites spatiaux, puis dans les années 1970 c'est l'alimentation en électricité des lieux reculés qui permet les premières applications au sol^[6].

XXI^e siècle |

La recherche porte aujourd'hui sur des polymères et matériaux organiques (éventuellement souples) susceptibles de remplacer le silicium^[7].

Principe de fonctionnement |

Structure d'une cellule photovoltaïque.

Dans un semi-conducteur exposé à la lumière, un photon d'énergie suffisante arrache un électron à la matrice, créant au passage un « trou ». Normalement, l'électron trouve rapidement un trou pour se recombiner, et l'énergie apportée par le photon est ainsi dissipée. Le principe d'une cellule photovoltaïque est de forcer les électrons et les trous à se diriger chacun vers une face opposée du matériau au lieu de se recombiner en son sein : ainsi, il apparaîtra une différence de potentiel et donc une tension entre les deux faces, comme dans une pile. L'une des solutions, couramment utilisée, pour extraire sélectivement les électrons et les trous utilise un champ électrique au moyen d'une jonction PN, entre deux couches dopées respectivement P et N.

La couche supérieure de la cellule est composée d'un semi-conducteur dopé N^[b]. Dans cette couche, il existe une quantité d'électrons libres supérieure à celle du matériau intrinsèque (i.e. non dopé), d'où l'appellation de dopage N, comme négatif (charge de l'électron). Le matériau reste électriquement neutre : c'est le réseau cristallin qui supporte globalement une charge négative. La couche inférieure de la cellule est composée d'un semi-conducteur dopé P^[c]. Cette couche possédera donc en moyenne une quantité d'électrons libres inférieure à celle du matériau intrinsèque (i.e. non dopé), les électrons sont liés au réseau cristallin qui, en conséquence, est chargé positivement. La conduction électrique est assurée par des trous, positifs (P).

Au moment de la création de la jonction P-N, les électrons libres de la région N diffusent dans la couche P et se recombinent avec les trous de la région P. Il existera ainsi, pendant toute la vie de la jonction, une charge positive de la région N au bord de la jonction (parce que les électrons en sont partis) et une charge négative dans la région P au bord de la jonction (parce que les trous en ont disparu) ; l'ensemble forme la Zone de Charge d'Espace (ZCE) et il existe un champ électrique entre les deux, de N vers P. Ce champ électrique fait de la ZCE une diode, qui ne permet le passage du courant que dans un sens : les électrons peuvent passer de la région P vers la région N, mais pas en sens inverse ; inversement les trous ne passent que de N vers P.

En fonctionnement, un photon arrache un électron à la matrice, créant un électron libre et un trou. Ces porteurs de charges diffusent jusqu'à la zone de charge d'espace, là sous l'effet du champ électrique ils partent chacun à l'opposé : les électrons s'accumulent dans la région N (qui devient le pôle négatif), tandis que les trous s'accumulent dans la couche dopée P (qui devient le pôle positif). Ce phénomène est plus efficace dans la ZCE, les porteurs de charges (électrons ou trous) étant séparés immédiatement par le champ électrique, ou à proximité immédiate de la ZCE : lorsqu'un photon y crée une paire électron-trou, ils se séparent et ont peu de chance de rencontrer leur opposé, alors que si la création a lieu plus loin de la jonction, l'électron (resp. le trou) nouveau conserve une grande chance de se recombiner avant d'atteindre la zone N (resp. la zone P). Mais la ZCE est très mince, aussi n'est-il pas utile de donner une grande épaisseur à la cellule^[d].

D'un point de vue électrique, une cellule photovoltaïque est l'équivalent d'un générateur de courant auquel on a adjoint une diode. Il faut ajouter des contacts électriques (qui laissent passer la lumière en face éclairée : en pratique, on utilise un contact par une grille), une couche antireflet pour assurer une bonne transmission des photons vers l'absorbeur. Pour que la cellule fonctionne, et produise le maximum de courant, on ajuste le gap du semi-conducteur au niveau d'énergie des photons. On peut éventuellement empiler les jonctions, de façon à exploiter au mieux le spectre d'énergie des photons, ce qui donne les cellules multi-jonctions.

Matériaux |

Le silicium est actuellement le matériau le plus utilisé pour fabriquer les cellules photovoltaïques. On l'obtient par réduction à partir de silice, composé le plus abondant dans la croûte terrestre et notamment dans le sable ou le quartz. La première étape est la production de silicium dit métallurgique, pur à 98 % seulement, obtenu à partir de morceaux de quartz provenant de galets ou d'un gisement filonien (la technique de production industrielle ne permet pas de partir du sable). Le silicium de qualité photovoltaïque doit être purifié jusqu'à plus de 99,999 %, ce qui s'obtient en transformant le silicium en un composé chimique qui sera distillé puis retransformé en silicium.
Le silicium est produit sous forme de barres nommées « lingots » de section ronde ou carrée. Ces lingots sont ensuite sciés en fines plaques mises au carré (si nécessaire) de 200 micromètres d'épaisseur qui sont appelées « wafers ». Après un traitement pour enrichir en éléments dopants (P, As, Sb ou B) et ainsi obtenir du silicium semi-conducteur de type P ou N, les wafers sont « métallisés » : des rubans de métal sont incrustés en surface et reliés à des contacts électriques. Une fois métallisés les wafers sont devenus des cellules photovoltaïques.

La production des cellules photovoltaïques nécessite de l'énergie, et on estime qu'un module photovoltaïque doit fonctionner environ deux à trois ans^[8] suivant sa technique de fabrication pour produire l'énergie qui a été nécessaire à sa fabrication (retour énergétique du module). Les techniques de fabrication et les caractéristiques des principaux types de cellules sont décrits dans les trois paragraphes suivants. Il existe d'autres types de cellules actuellement à l'étude, mais leur utilisation est minoritaire (part de marché record de 16 % en 2009^[9]).

Les matériaux et procédés de fabrication font l'objet de programmes de recherches ambitieux pour réduire les coûts de fabrication et de recyclage des cellules photovoltaïques. En 2006 et 2007, la croissance de la production mondiale de panneaux solaires a été freinée par manque de silicium, et les prix des cellules n'ont pas baissé autant qu'espéré. L'industrie cherche à faire baisser la quantité de silicium utilisé. Les cellules monocristallines sont passées de 300 microns d'épaisseur à 200 et on pense maintenant atteindre rapidement les 180 puis 150 microns, diminuant la quantité de silicium et d'énergie nécessaire, mais aussi les prix.

Silicium amorphe |

Les cellules photovoltaïques en silicium amorphe sont fabriquées par dépôts sous vide, à partir de plusieurs gaz, une des techniques les plus utilisées étant la PECVD. La cellule est gris très foncé. C'est la cellule des calculatrices et des montres dites « solaires ».

Elle a comme avantages :

• de fonctionner avec un éclairement faible ou diffus (même par temps couvert, y compris sous éclairage artificiel de 20 à 3 000 lux),


• d'être un peu moins chère que les autres techniques,


• d'être intégrable sur supports souples ou rigides.

Elle a cependant pour inconvénients :

• un rendement faible en plein soleil, de 5 à 7 %^[10] ;


• une nécessité de couvrir des surfaces plus importantes que lors de l’utilisation de silicium cristallin (ratio Wc/m² plus faible, environ 60 Wc/m²)^[11] ;


• Une performance qui diminue avec le temps dans les premiers temps d'exposition à la lumière naturelle (3-6 mois), pour se stabiliser ensuite (-10 à -20 % selon la structure de la jonction).^{[réf. nécessaire],[12],[13]}
  

Silicium monocristallin |

Cellule photovoltaïque à base de silicium monocristallin.

Le toit, le capot et de grandes parties de la coque extérieure du corps du Sion sont équipés de cellules de silicium monocristallin

Lors du refroidissement, le silicium fondu se solidifie en ne formant qu'un seul cristal de grande dimension. On découpe ensuite le cristal en fines tranches qui donneront les cellules. Ces cellules sont en général d'un bleu uniforme.

Elle a comme avantage un bon rendement, de 16 à 24 % (en 2015) (~150 Wc/m²)^{[11],[10],[14],[15]}, et un nombre de fabricants élevé. Cependant, elle a un coût élevé, un rendement plus faible sous un faible éclairement ou un éclairement diffus^[16], et baisse du rendement quand la température augmente.

Silicium polycristallin |

Cellule photovoltaïque à base de silicium multicristallin.

Pendant le refroidissement du silicium dans une lingotière, il se forme plusieurs cristaux. La cellule photovoltaïque est d'aspect bleuté, mais pas uniforme, on distingue des motifs créés par les différents cristaux.

Elle a comme avantages de :

• cellule carrée^[e] permettant un meilleur foisonnement dans un module ;


• bon rendement de conversion, environ 100 Wc/m² (voire plus)^[11], mais cependant un peu moins bon que pour le monocristallin ; rendement de 14 à 18 % ^[14],[15] ; et lingot moins cher à produire que le monocristallin. Cependant, elle a un rendement faible sous un faible éclairement ou soleil diffus.

Polycristallin (ou multicristallin ?). Le terme « silicium multicristallin » est utilisé par la CEI (réf. IEC TS 61836, vocabulaire international photovoltaïque). Le terme polycristallin est utilisé pour les couches déposées sur un substrat (petits grains).

Fabrication |

Cellule photovoltaïque tandem |

Une cellule photovoltaïque tandem est un empilement de deux cellules simples. En combinant deux cellules (couche mince de silicium amorphe sur silicium cristallin par exemple) absorbant dans des domaines spectraux différents, on améliore le rendement théorique par rapport à des cellules simples distinctes, qu'elles soient amorphes, cristallines ou microcristallines. Elle a une sensibilité élevée sur une large plage de longueur d'onde, et un rendement élevé. Son coût est cependant plus élevé et sa réalisation est plus complexe. Des cellules tandem organiques ont atteint un rendement de 12%^[17] et 18 % pour un tandem de perovskite et de silicium^[18].

Cellule photovoltaïque organique |

Les cellules photovoltaïques organiques sont des cellules photovoltaïques dont au moins la couche active est constituée de molécules organiques. Elle a un rendement à minima de 15 %^[19].

Cellule photovoltaïque multi-jonction |

Les cellules multi-jonctions ont été développées pour des applications spatiales, qui requièrent une grande efficacité de conversion. Elles sont constituées de plusieurs couches minces réalisées par épitaxie par jet moléculaire. Une cellule, par exemple, triple jonction est constituée de l'empilement de plusieurs semi-conducteurs tel que : GaInP/GaAs/Ge. Chaque type de semi-conducteur est caractérisé par une énergie minimum (gap du semi-conducteur) en dessous de laquelle le photon ne peut être absorbé et donc converti en énergie électrique^[20]. Pour les énergies supérieures au gap, le rendement de conversion décroit aussi rapidement, l'excès d'énergie étant converti en chaleur. Ainsi il est intéressant de juxtaposer judicieusement des semi-conducteurs avec des gaps différents, permettant d'améliorer le rendement de conversion photovoltaïque sur une plus grande partie du spectre solaire. Le coût de ces cellules est de l'ordre de 40 US$/cm².

Cellule photovoltaïque CIGS |

La technique consiste à déposer un matériau semi-conducteur à base de cuivre, d'indium, de gallium et sélénium sur un support. Une inquiétude concerne les ressources en matières premières; ces nouvelles techniques utilisent des métaux rares comme : l'indium dont la production mondiale est de 25 tonnes par an et le prix en avril 2007 est de 1 000 US$/kg ; le tellure dont la production mondiale est de 250 tonnes/an ; le gallium d'une production de 55 tonnes/an ; et le germanium d'une production de 90 tonnes/an.

Bien que les quantités de ces matières premières nécessaires à la fabrication des cellules solaires soient infinitésimales, un développement massif mondial des panneaux solaires photovoltaïques en couches minces sans silicium ne manquerait pas de se heurter à cette disponibilité physique limitée.

Cellule à pérovskites |

Un des domaines de recherche sur le solaire les plus récent concerne les matériaux dénommés pérovskites, étudiés par près de mille laboratoires dans le monde^{[réf. nécessaire]}. Les rendements de conversion de cellules de laboratoire à pérovskites, qui pâtissent encore de problèmes de stabilité, ont été quintuplés en cinq ans pour atteindre environ 20 %, rendement proches de celui des cellules à base de silicium (25 %). Dans une étude publiée par le journal Science^[21], des équipes de chercheurs des universités de Washington et d’Oxford expliquent avoir décelé des anomalies dans la structure des pérovskites, dont la composition était auparavant jugée uniforme. Ils ont découvert que celle-ci pourrait être corrigée afin d’améliorer la circulation des électrons avec un traitement chimique, permettant d’améliorer l’uniformité, la stabilité et l’efficacité de ces matériaux^[22]. En 2017, une équipe de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne publie dans Nature une étude suggérant que l'instabilité des cellules à pérovskites peut être surmontée grâce à certaines technologies à faible coût, permettant la fabrication de cellules ultra-performantes de confection peu coûteuse^[23]. Cette nouvelle pourrait révolutionner le marché de l'énergie photovoltaïque, en faisant chuter les coûts tout en augmentant brutalement la productivité des panneaux^[24].

Usages |

Exemple d'utilisation.

Les cellules photovoltaïques sont parfois utilisées seules (éclairage de jardin, calculatrice, etc.) ou bien regroupées sur des panneaux solaires photovoltaïques.

Elles sont très utilisées en remplacement des piles (dont l'énergie est de loin la plus chère pour l'utilisateur ; même pour le fabricant, un compartiment pile et la pile éventuellement fournie peuvent coûter plus cher qu'une cellule), pourvu que le dispositif ne réclame pas trop d'énergie par rapport à la surface qu'on peut accorder au générateur photovoltaïque, et qu'il y ait assez de lumière pendant l'usage : les cellules ont envahi calculatrices, montres, gadgets, etc. Il est possible d'augmenter leur plage d'utilisation avec un stockage (condensateur ou une batterie). Lorsqu'elles sont utilisées avec un dispositif de stockage d'énergie, il est indispensable de placer une diode en série pour éviter la décharge du système pendant la nuit.

Elles sont utilisées pour produire de l'électricité pour de nombreuses applications (satellites, parcmètres, avion solaire, bateau solaire^[25]...), ainsi que pour alimenter des habitations ou un réseau public de distribution dans le cas des centrales solaires photovoltaïque. Une installation photovoltaïque est avant tout une installation électrique obéissant à des normes strictes qui en France sont éditées par l'UTE^[26]. On citera la norme C15712-1 pour les installations raccordées au réseau et la C15712-2 en cours de rédaction pour les installations des sites isolés (avec stockage d'énergie par batterie). Par ailleurs la C15-100 reste valable et applicable en particulier sur la partie AC^[27]. La particularité d'une installation PV réside dans l'existence de courants continu et alternatif et de sources de danger pouvant venir de plusieurs endroits. À ce titre, une vigilance accrue est conseillée en maintenance ou lors d'un sinistre provoquant l'intervention des services d'urgence.

De nos jours, une incitation à l'équipement solaire photovoltaïque en autoconsommation^[28] pour les particuliers permet l'octroi d'une prime à l'investissement de 0,39 centimes d'euro par Kwh installé. Afin d'éviter les arnaques, certaines associations voient le jour et proposent des simulation de rentabilité solaire photovoltaïque en ligne^[29].

Prospective, recherche et développement |

Évolution, en Europe, de la production d'énergie solaire en watt par personne entre 1992 et 2014.

Évolution temporelle des rendements selon le NREL. En violet les technologies multi-jonction, en bleu le silicium cristallin, en vert les couches minces, en rouge les technologies émergentes.

La technique n'a pas encore atteint son plein potentiel et de nombreuses pistes de recherches sont encore à explorer. Il s'agit de diminuer le prix de revient de l'électricité produite, et d'augmenter la fiabilité, la durée de vie, la souplesse d'usage, la facilité d'intégration dans des objets, etc.

De nouveaux développements sont périodiquement annoncés par les sociétés de fabrication, par exemple :

• une alternative au sciage a été développée par « Evergreen Solar » : c'est le dépôt de silicium encore liquide sur un film où il se cristallise directement à l'épaisseur du « wafer »


• 
  Des cellules CGIS seront produites industriellement et en continu par « NanoSolar » via une technique d'imprimerie. Coût espéré : 1 $/W en 2010^{[réf. nécessaire]}.


• La taille des wafers croit régulièrement. Ceci diminue le nombre de manipulations ;


• On cherche à mieux valoriser toutes les longueurs d'onde du spectre solaire (dont l'infra-rouge, ce qui ouvrirait des perspectives très intéressantes : transformation directe de la lumière d'une flamme en électricité, rafraîchissement).

Des « concentrateurs » (déjà utilisés sur les satellites) sont testés sur terre pour produire des cellules photovoltaïques à concentration (HCPV), associées à des « trackers » plus performants qui permettraient, en outre, d'alléger les systèmes en divisant le poids de béton par 10 et la quantité de métal par deux^[30]. Via des miroirs et des lentilles incorporées dans le panneau, ils focalisent le rayonnement sur l'élément essentiel et coûteux qu'est la cellule photovoltaïque et ses semi-conducteurs.

Fin 2007, Sharp a annoncé disposer d'un système concentrant jusqu'à 1 100 fois le rayonnement solaire (contre 700 fois pour le précédent record en 2005); début 2008, Sunergi a atteint 1 600 fois. La concentration permet de diminuer la proportion du panneau consacré à la production de l'électricité, et donc leur coût. De plus ces nouveaux matériaux (les III-V notamment) supportent très bien l'échauffement important dû à la concentration du flux solaire^[31].

Des siliciums amorphe et cristallin pourraient peut-être être associés par « hétérojonction » dans une même cellule photovoltaïque à plus de 20 % de rendement (Projet de 2 ans, annoncé début 2008, par le Laboratoire d'innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux du CEA Grenoble avec le coréen Jusung (équipementier pour fabricants de semi-conducteurs), avec l'INES (Savoie) où le CEA-Liten a concentré ses activités concernant l'énergie solaire).

D'autres semi-conducteurs (sélénium ; association Cuivre-Indium-Sélénium (CIS) en couche mince) sont étudiés. En France l'institut de recherche et développement sur l'énergie photovoltaïque (IRDEP^[32]) s'intéresse au CIS au rendement modeste de 12 %, mais à faible coût de fabrication. En 2009, selon ENF, il existe 25 entreprises produisant ce type de panneau solaire, Würth Solar est le principal vendeur avec 15 MWc vendus en 2007^[33]. Showa Shell doit mettre en service en septembre 2010 une centrale photovoltaïque de 1 MW en modules « CIS », sur son terminal pétrolier de la Préfecture de Niigata^[34].

L'usage de matériaux composés de « boîtes quantiques » permettra d'atteindre 65 % dans le futur (avec un maximum théorique de 87 %)^{[35],[36],[37],[38],[39],[40],[41]}. Les dispositifs à multijonctions GaAs sont les cellules les plus efficaces. Spectrolab a obtenu, en décembre 2006, un rendement de 40,7 % d'efficacité et un consortium (dirigé par des chercheurs de l'université du Delaware) a obtenu, en septembre 2007, un rendement de 42,8 %^[42].

Des cellules photovoltaïques en polymères peuvent être faites avec des composés organiques (matières plastiques), pour réaliser des panneaux souples et légers, des tuiles, voiles ou tissus photovoltaïques, espère-t-on à faible coût de fabrication. Pour l'instant leurs rendements sont faibles (5 % maximum), ainsi peut-être que leur durée de vie, et de nombreux problèmes techniques restent à résoudre.
Début 2008, le groupe japonais Fujikura a annoncé^[43] avoir testé (1 000 heures à 85 °C et une hygrométrie de 85 %) une cellule photovoltaïque organique de type Grätzel non seulement plus résistante, mais au rendement amélioré de 50 à 70 % grâce à une surface dépolie qui diffuse aléatoirement la lumière réfléchie à l'intérieur de la cellule où elle libère à nouveau des charges électriques en activant d'autres pigments photosensibles.

Des panneaux solaires transformant les infrarouges en électricité (cellules thermophotovoltaïques) ont été mis au point par le Boston College de Chestnut Hill (Massachusetts). Une production électrique devient théoriquement possible à partir de toute source de chaleur, même de nuit^[44]. Pour l'instant, seule une partie de la lumière visible, principalement les rayonnements verts et les bleus, est transformée en électricité et le rayonnement infrarouge n'est utilisé que par les panneaux thermiques pour chauffer de l’eau.

Des modélisations de l'Institut allemand Fraunhofer de mécanique des matériaux (IWM ; projet « METCO »^[45] laissent croire à une possible production industrielle de cellules transparentes bi-couches. Les semi-conducteurs de type P (couche à lacunes électroniques) transparent semblent les plus difficiles à produire (le phosphore pourrait être un dopant-P de l'oxyde de zinc, mais l'azote serait plus prometteur^[46]).

En 2011, un doctorant australien, Brandon MacDonald, a réussi à créer des cellules solaires si petites qu’elles peuvent être placées en suspension dans un liquide comme de l’encre^[47]. Cette technologie permettrait d'intégrer totalement les ‘« cellules de panneau solaire »’ à la construction d’un bâtiment. La technologie permettrait aussi une fabrication de panneau solaire utilisant à peine 1 % des matériaux habituellement nécessaires.

En 2015 et 2016, un concept de « route solaire » (en anglais wattway) a été proposé en France par la société Colas. Des dalles photovoltaïques de 7 mm d'épaisseur sont collées à une chaussée classique ; 1 km d'une telle route pourrait alimenter l'éclairage public d'une ville de 5 000 habitants selon l'Ademe et le Groupe COLAS ; et 20 m un foyer en électricité (hors chauffage). Ce projet est soutenu par la ministre de l'environnement^[48]. En présence de la Ministre de l’environnement Ségolène Royal, la « route solaire » a été inaugurée officiellement le 22 décembre 2016, dans le village normand de Tourouvre. Jusqu’à ce jour, le concept était déjà expérimenté sur quatre sites pilotes: deux en Vendée, un à Septèmes-les-Vallons, près de Marseille, un dans les Yvelines sur des parkings, ou devant des bâtiments publics^[49].

Enfin, le manque de silicium purifié ou la pénurie de produits dopant (Le prix de l'indium a décuplé de 2002 à 2009, du fait de sa raréfaction) accroît encore l'incitation à l'innovation sur un marché en forte croissance qui s'annonce colossal, surtout si on parvient à baisser le prix de revient de l'électricité produite et à le rapprocher de celui des combustibles fossiles.

L'enjeu contemporain majeur reste donc d'élaborer des cellules très performantes mais aussi stables (pouvant résister plusieurs années à des conditions météorologiques difficiles), ne nécessitant pas de ressources rares, et facilement réalisables en grande quantités, par exemple grâce à l'impression 3D^[23].

Une équipe du MIT, David Bierman, Marin Soljačić et Evelyn Wang, a développé un nouveau type de convertisseur thermophotovoltaïque. Le fonctionnement de leur dispositif consiste d’abord à convertir l’intégralité du spectre lumineux visible en chaleur en utilisant une couche de nanotubes de carbone. La deuxième couche absorbeur/émetteur de cristaux photoniques va concentrer cette chaleur. Lorsque la température atteint 1000 °C , elle va émettre un nouveau rayonnement. Cette couche de cristaux photoniques étant sélective, elle laisse passer une bande étroite de ce rayonnement en direction d’une cellule photovoltaïque optimisée pour convertir ce rayonnement en électricité^[50].

Feuille de route du photovoltaïque |

Voici quelques objectifs que l'industrie japonaise s'est donnés :

Source Nedo (Japon), 102,94 yen= 1 €, novembre 2011.

Notes et références |

Notes |

Références |

Voir aussi |

Articles connexes |

• Efficacité quantique

Liens externes |

• 
  Informations sur les installations photovoltaïque au cours de l'histoire, sa structure, son utilité, et pourquoi le photovoltaïque est une solution écologique.


• 
  Cours photovoltaïque, site consacré à la technique et au dimensionnement des installations photovoltaïques


• Centre de ressources documentaires sur le photovoltaïque raccordé au réseau en France


• Informations sur les panneaux solaires - 5 dossiers complets et très bien fournis sur le solaire.


• Fonctionnement d'un panneau solaire photovoltaïque


• 
  Informations et dépannage photovoltaique techniques photovoltaïques et onduleurs.

v · m Énergie solaire photovoltaïque
Technologie	Silicium monocristallin Silicium polycristallin Silicium amorphe Pérovskites Pigment photosensible Cellule photovoltaïque organique Polymères CIGS
Applications	Centrale solaire photovoltaïque‎ Centrale solaire orbitale Vitrage photovoltaïque Agrivoltaïque Voiture solaire Avion solaire Route solaire
Principe	Bilan radiatif de la Terre Rayonnement solaire

v · m Électronique
Analogique	Alimentation électrique Amplificateur Mesure Opérationnel Bobine Capteur Circuit intégré Composants analogiques programmables (FPAA) Commutateur Condensateur Diode Filtre Radiocommunication Thyristor Transistor Triac Tube
Numérique	ASIC Circuit logique programmable (CPLD/EPLD/FPGA/PAL/PLA/PLD) DSP µContrôleur µProcesseur Ordinateur Porte logique
Opto-électronique	Cellule photoélectrique Cellule photovoltaïque LED Diode laser OLED Photocoupleur Photodiode
Microélectronique	MEMS
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