L'hétérojonction photovoltaïque : une technologie d'avenir ?
Vous avez peut-être déjà entendu parler de l'hétérojonction ? C’est une technique qui améliore l'efficacité des cellules photovoltaïques de vos panneaux. Encore peu répandu, il n’est pas toujours simple de comprendre le principe de l’hétérojonction et de trouver des modèles de panneaux qui embarquent cette technologie. Dans ce guide, je vous donne donc toutes les clés.
Voici les points que j’aborderai :
- Le schéma de l'hétérojonction
- Quelle est la différence avec un panneau solaire classique ?
- Quels sont les modèles qui intègrent l’hétérojonction ?
- Que pensent les professionnels de cette technique ?
Commençons par définir l'hétérojonction photovoltaïque.
Qu'est-ce qu'une cellule solaire à hétérojonction ?
Pour faire simple, disons tout d’abord que l’hétérojonction désigne le fait de mettre en contact des matériaux différents alors que l’homojonction (cellule classique) est constituée d’un seul matériau. Entrons dans le détail.
Le schéma de l'hétérojonction
Pour bien comprendre l'hétérojonction, je vous explique cette technique grâce à un schéma très simple :
Que comprendre avec ce schéma ?
Vous le voyez, l'hétérojonction photovoltaïque est un type de cellule qui utilise une jonction entre 2 matériaux différents pour convertir la lumière du soleil en électricité. Pour que cela fonctionne, cette jonction se fait entre une couche de matériau semi-conducteur "positif" et une couche de matériau semi-conducteur "négatif".
Ainsi, la lumière du soleil qui frappe la cellule met en mouvement les électrons qui se déplacent d’une couche à l’autre. Et c’est tout simplement la différence de potentiel électrique qui génère un courant électrique.
A présent, je vous en dis un peu plus sur la différence avec une cellule classique basée sur l’homojonction.
Quelle est la différence avec un panneau solaire classique ?
La réelle différence entre les 2 technologies est la façon dont la jonction se fait entre les matériaux. Je m’explique :
- Dans une cellule classique, la jonction se fait à l'intérieur d'un seul et même matériau semi-conducteur. Il s’agit le plus souvent de silicium. La petite astuce ? La couche supérieure du silicium est dopée avec des impuretés pour créer une zone de jonction qui sépare les charges électriques positives et négatives.
- Une cellule solaire avec la technique de l’hétérojonction utilise 2 matériaux semi-conducteurs différents. On utilise généralement du silicium et du germanium. En fait, comme ces 2 matériaux ont des propriétés électriques différentes, la jonction est plus efficace.
A présent, vous commencez par comprendre que les cellules à hétérojonction vont améliorer l'efficacité de votre installation solaire. Voyons cela maintenant.
Les avantages et inconvénients de cette technologie
Comme tous les procédés, l'hétérojonction a ses avantages et ses inconvénients lorsque la technique est utilisée dans les cellules de vos panneaux. Décryptons cela.
Les avantages
Les avantages de l'hétérojonction sont les suivants :
- L’efficacité est plus élevée qu’un panneau classique. En effet, l’efficacité de conversion peut avoisiner les 22 à 23%. Nous verrons cela en détail lorsque nous analyserons les modèles disponibles sur le marché. Un panneau classique dépasse rarement les 20%.
- La tolérance aux températures élevées est aussi meilleure. C’est un panneau qui est donc particulièrement adapté aux climats chauds. En effet, l’amplitude climatique peut aller de moins 40°C à plus 90°C
- Sa durée de vie est également plus longue. Cela est dû à la composition des cellules solaires à hétérojonction. En effet, ce sont des cellules qui contiennent une couche de silicium amorphe qui résiste particulièrement bien la corrosion.
- Ce sont aussi des panneaux plus stables. En effet, quelles que soient les conditions météorologiques, ces cellules transforment la lumière du soleil en électricité de manière très stable.
Passons aux inconvénients.
Les inconvénients
Cette technique a aussi quelques freins non négligeables :
- Son coût est plus élevé. Le coût des panneaux à hétérojonction peut être supérieur de 10 à 30 % par rapport aux panneaux solaires conventionnels en silicium. Cependant, les prix ont tendance à diminuer régulièrement.
- Ce sont des panneaux qui sont plus sensibles aux chocs. On a vu qu’ils résistent mieux aux températures élevées et à la corrosion, en revanche, ils sont un peu plus sensibles aux impacts et aux chocs (grêle, etc.). À manipuler aussi avec précaution.
- Enfin, la disponibilité est encore limitée. Il s’agit d’une technique relativement nouvelle et complexe, sa production est donc encore balbutiante.
Malgré ces inconvénients, le procédé de l'hétérojonction continue de gagner en popularité. Je vous propose donc à présent de faire le point sur les modèles disponibles sur le marché.
Quels sont les modèles du marché qui intègrent l’hétérojonction photovoltaïque ?
Dans le tableau qui suit, je vous ai sélectionné 3 modèles disponibles sur le marché. Découvrons les gammes à hétérojonction des marques Panasonic, Huasun et Enel.
Rappel : attention, c’est un produit qui est encore difficile à trouver sur le marché. En effet, peu de marques commercialisent des panneaux à hétérojonction.
Précisons aussi que l'entreprise Enel Green Power, filiale d'Enel (principale compagnie d'électricité en Italie) lancera d’ici la fin de l’année 2023, un modèle qui embarquera sa propre technologie de panneaux à hétérojonction appelée Ultra-HJT.
Ces panneaux solaires Ultra-HJT d’Enel seront constitués de 2 couches de semi-conducteurs différents, le silicium cristallin et l'indium. On retrouvera aussi dans la conception du panneau une couche de molybdène et de nitrite de silicium pour constituer la zone de jonction.
La marque annonce une absorption maximale de la lumière. Les chiffres avancés annoncent une efficacité de conversion allant jusqu'à 26 %.
Découvrons maintenant ce qu’en pensent les professionnels et si ce procédé a un avenir certain.
Que pensent les professionnels de cette technologie ?
Les professionnels de l'industrie solaire reconnaissent que les panneaux à hétérojonction ont un grand potentiel pour améliorer l'efficacité et la durabilité des systèmes solaires.
Faut-il aller jusqu’à penser que les panneaux à hétérojonction sont en train de devenir la norme dans l'industrie solaire ? Pas certain. Il est en effet important que cette technologie soit testée et validée à grande échelle avant de pouvoir être largement adoptée.
Et puis, n'oublions pas que d’autres techniques sont en concurrence avec l'hétérojonction pour devenir la nouvelle norme. Pêle-mêle, on peut citer le procédé TopCon, des matériaux comme les Perovskites ou encore les panneaux en CIGS (cuivre, indium, gallium et sélénium).
Résumons ce guide pratique.
L'hétérojonction photovoltaïque, en résumé
Voici ce qu’il faut retenir de ce guide :
- L’hétérojonction désigne le fait de mettre contact de matériaux différents pour convertir la lumière du soleil en électricité.
- Une cellule avec la technique de l’hétérojonction utilise généralement du silicium et du germanium.
- Dans une cellule classique, la jonction se fait à l'intérieur d'un seul et même matériau semi-conducteur, le silicium.
- Les avantages de l'hétérojonction sont l’efficacité plus élevée, la tolérance aux températures élevées, une plus longue durée de vie et le fait qu’il s’agit d'une technologie plus stable.
- Les inconvénients : un coût plus élevé, des panneaux plus sensibles aux chocs et une disponibilité encore limitée.
- 3 modèles principaux sont disponibles sur le marché. On retrouve les marques Panasonic, Huasun et Enel.
- Les panneaux solaires à hétérojonction sont-ils en train de devenir la norme ? D’autres technologies sont en concurrence comme TopCon, les Perovskites ou les panneaux en CIGS.
Grâce à ce guide pratique, vous savez à présent ce qu’est l’hétérojonction photovoltaïque et quels sont les modèles principaux disponibles sur le marché. Néanmoins, si vous avez d’autres questions sur le sujet, nous sommes là pour vous répondre. Il vous suffit de les poser en commentaire.
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