Blog - NOS MARCHÉS - Fabrication de cellules Photovoltaïques
Le potentiel de l’énergie solaire est immense mais sous-exploité. Depuis l’antiquité l’être humain a compris que le soleil pouvait être utile pour se chauffer, cependant c’est durant le 19ème et le 20ème siècle que son potentiel photovoltaïque a commencé à être étudié. L’utilisation du rayonnement solaire fait partie des 3 grands axes pour produire de l’énergie avec l’utilisation du vent et la capture des calories disponibles dans l’air, l’eau et le sol (PAC).
La capacité de production d’énergies renouvelables a augmenté de 50% dans le monde en 2023, d’après un rapport de l’Agence internationale de l’énergie (AIE) paru le 11 janvier 2024. Cette croissance a largement était portée par le photovoltaïque. Ce dernier a représenté environ 75% des nouvelles installations dans le monde en 2023.
La fabrication des cellules photovoltaïques nécessite un savoir-faire de pointe. Pour tous les équipements employés dans ces processus, les relais statiques sont largement utilisés en raison de leur capacité à fonctionner dans des environnements difficiles, sans problème de fonctionnement.
Voici ce que vous devez savoir sur ce marché et comment celduc peut répondre à vos besoins.
La cellule solaire / photovoltaïque est un composant électrique qui transforme une partie du rayonnement solaire en énergie électrique. Le constituant essentiel d’une cellule photovoltaïque, responsable de l’effet photovoltaïque, est le silicium. La fabrication des cellules photovoltaïques comporte plusieurs étapes :
Le silicium multicristallin est obtenu par coulage en lingotière dans laquelle s’opère un refroidissement lent, de l’ordre de quelques dizaines d’heures.
Les lingots monocristallins et les briques multicristallines sont après la première étape découpés en tranches par une scie à fil, à une épaisseur d’environ 250 µm.
Après le tranchage, il est important d’éliminer les résidus de sciage. En effet, après le découpage, les wafers sont rodés sur les deux côtés pour retirer de la surface le silicium endommagé par le processus de sciage (par exemple, les fines rainures générées par la scie).
Les fours de traitement thermique, également appelés fours à diffusion, sont largement utilisés à différentes étapes des procédés de fabrication des cellules photovoltaïques, comme le recuit, la diffusion des dopants, l’oxydation et le dépôt chimique en phase vapeur. Ces fours sont conçus pour chauffer les wafers aux températures nécessaires pour favoriser la diffusion des dopants à une profondeur souhaitée.
Nos relais statiques sont donc indispensables pour le contrôle du chauffage du four.
Le four de frittage ultra-rapide est utilisé pour brûler et fritter les contacts métalliques des cellules solaires. La zone de chauffage est habituellement équipée de lampes infrarouges à ondes courtes. Après la première exposition à la lumière, les cellules solaires monocristallines peuvent subir des pertes de performances en raison de la dégradation induite par la lumière (LID). Par conséquent, un processus de régénération est appliqué directement après une cuisson rapide.
Les relais statiques sont utiles pour le contrôle du chauffage par lampes infrarouges. Le mode de commande en angle de phase permet un réglage très fin de la puissance de la charge.
Pour réduire la quantité du rayonnement solaire perdue par la réflexion du silicium plat dans l’air, un revêtement anti-réfléchissant est appliqué sur les cellules solaires.
Les relais statiques servent au contrôle des éléments chauffants des machines appliquant le revêtement. Le pilotage des résistances de chauffe par des relais statiques garantit un contrôle de température précis.
A cette étape, les cellules sont encapsulées et placées dans un cadre en aluminium.
La plupart des systèmes photovoltaïques comportent des batteries qui emmagasinent l’énergie générée par les panneaux photovoltaïques en prévision des périodes où il n’y a pas de soleil. Ces batteries sont conçues pour restituer un courant stable pendant de longues périodes en conservant leurs aptitudes à la recharge, et ceci à un grand nombre de reprises (cycles), on parle de batteries stationnaires ou à décharge profonde.
Les batteries sont utilisées souvent en site isolé, en stabilisateur de réseau, ou en alimentation de secours.
Le régulateur contrôle les flux d’énergie. Il doit protéger la batterie contre les surcharges (solaires) et décharges profondes (utilisateur). Il doit assurer la surveillance et la sécurité de l’installation.
Suivant l’application, on devra souvent utiliser un convertisseur pour adapter la puissance générée à la charge. Il existe principalement des convertisseurs DC/DC qui fournissent à la charge une tension DC différente de la tension générée par les panneaux et les convertisseurs DC/AC qui produisent une tension alternative pour les charges correspondantes.
Un tracker solaire ou suiveur de Soleil est une structure portante qui permet d’orienter des panneaux solaires tout au long de la journée afin d’en augmenter la productivité.
Son principe de fonctionnement est de suivre le soleil tout au long de la journée, ce qui a pour effet d’augmenter la production d’énergie de manière substantielle.
En effet, la position du soleil varie constamment, à la fois pendant la journée, mais aussi pendant les différentes périodes de l’année.
Le tracker permet ainsi de placer au mieux le panneau par rapport au positionnement du Soleil (orthogonal au rayonnement si possible). Suivre le
soleil peut se faire sur deux axes : en azimut (d’est en ouest, à mesure de l’avancée de la journée) et en hauteur (selon la saison et, de nouveau, l’avancée de la journée).
L’idéal est d’utiliser un tracker à deux axes (amélioration du rendement des panneaux solaires de 30 à 40%).
Des inverseurs DC sont utilisés dans ces systèmes pour inverser le sens de rotation des moteurs DC.
celduc® relais offre une gamme complète d’inverseurs statiques pour moteurs DC :
Le groupe celduc® est spécialisé dans l’électrotechnique & l’électronique de puissance et s’est tourné vers les marchés et les clients du monde entier. Fondée en 1964 par Michel GUICHARD et implantée près de Saint-Etienne, celduc® est la seule entreprise française à posséder la technologie du relais statique
celduc® relais maîtrise l’ensemble de la chaîne : étude, conception, fabrication, tests et commercialisation. celduc® relais fabrique non seulement la gamme la plus large dans le domaine du relais statique, mais aussi ses principaux équipements de production et de contrôle jugés stratégiques en terme de connaissance et de maîtrise technique. Grâce à cet outil performant et unique, les produits celduc® relais sont présents dans le monde entier, et portent l’empreinte des plus grands groupes industriels.
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