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Dispositif photovoltaïque à cellule solaire au tellurure de cadmium

Dispositif photovoltaïque à cellule solaire au tellurure de cadmium
Dispositif photovoltaïque à cellule solaire au tellurure de cadmium

Vidéo: La limite théorique de l'efficience de la cellule solaire 2020 (Vidéo 10 de 12) 2024, Septembre

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Anonim

Cellule solaire au tellurure de cadmium, également appelée film mince de tellurure de cadmium photovoltaïque ou tellurure de cadmium, un appareil photovoltaïque qui produit de l'électricité à partir de la lumière en utilisant une fine couche de tellurure de cadmium (CdTe). Les cellules solaires CdTe diffèrent des technologies photovoltaïques au silicium cristallin en ce qu'elles utilisent une plus petite quantité de semi-conducteur - un film mince - pour convertir l'énergie lumineuse absorbée en électrons. Bien que les cellules solaires CdTe soient moins efficaces que les dispositifs en silicium cristallin, elles peuvent être moins chères à produire et la technologie a le potentiel de dépasser le silicium en termes de coût par kilowatt de capacité installée. Bien que les technologies à couches minces représentent une petite part du marché des dispositifs photovoltaïques, ce segment devrait croître rapidement, car il existe un grand intérêt à développer de nouvelles méthodes de fabrication qui pourraient permettre des économies d'échelle.

La première technologie à couche mince à être développée était le silicium amorphe, dans lequel le silicium était déposé de manière aléatoire sur un substrat (par opposition au réseau cristallin régulier observé dans les cristaux de plaquette). Cette technologie posait quelques problèmes: le processus de dépôt du silicium sur le substrat était long et coûteux, et les cellules étaient inefficaces. La technologie des couches minces de CdTe est environ 11% plus efficace que le silicium amorphe, car sa bande interdite (l'énergie nécessaire pour exciter un électron de son atome dans un état où l'électron peut se déplacer librement) est de 1,4 électron-volt et correspond ainsi au spectre solaire très bien. Il est également beaucoup plus propice à la production de masse, car le film mince CdTe peut être déposé rapidement sur le substrat et est une technologie à haut débit. Chaque cellule comprend une jonction de sulfure de cadmium dopé n, connue sous le nom de «couche de fenêtre», au-dessus d'une couche dopée p de tellurure de cadmium, appelée «absorbeur». Un contact frontal conducteur transparent recouvre le sulfure de cadmium, tandis que le CdTe est en contact avec un substrat de surface arrière conducteur.

Malgré son potentiel, l'industrie électronique a décidé d'essayer d'éliminer le cadmium élémentaire de l'électronique personnelle, car le cadmium est un poison cumulatif. En Europe, la législation sur la restriction des substances dangereuses (RoHS) a été efficace pour éliminer le cadmium des appareils électroniques en raison d'effets sur la santé. Non seulement le cadmium représente un risque pour la santé des consommateurs, mais il est également dangereux pour les mineurs lors de l'extraction des matières premières, pour les travailleurs qui transforment le matériau et en fin de vie lors de l'élimination.

Les partisans affirment que le cadmium sous la forme d'une cellule solaire à couche mince est plus stable et moins soluble que dans d'autres appareils électroniques et qu'il y aurait peu de risques pour la santé et l'environnement, car les alliages sont encapsulés dans les modules. Cependant, il y a eu des préoccupations concernant la lixiviation du cadmium des modules cassés. De plus, bien qu'il ait été promu que le recyclage en boucle fermée répondrait à toutes les préoccupations concernant l'élimination en fin de vie, les critiques soulignent que même les systèmes de recyclage en boucle fermée ne récupèrent pas tout.