De plus en plus sollicités par les particuliers, les panneaux solaires photovoltaïques représentent aujourd’hui une solution fiable et rentable en termes de production d’électricité et de préservation de l’environnement. Mais avant d’être installés sur le toit de votre maison ces derniers ont suivi un long processus de fabrication. Visite guidée !

Avant que les panneaux solaires soient commercialisés auprès des particuliers sous forme de kit photovoltaïque prêt à produire de l’électricité, ces derniers ont suivi un processus de fabrication fastidieux qui comprend plusieurs étapes :

• Première étape : l’extraction et la transformation du minerai de silicium, le matériau de base des cellules solaires
• Deuxième étape : la fabrication des cellules photovoltaïques (le découpage des lingots, le «dopage», la création d’une matrice)
• Troisième étape : l’«encapsulage» destiné à protéger les cellules des agressions extérieures
• Quatrième étape : l’assemblage des cellules solaires dans un cadres pour donner forme au panneau solaire

Notez qu’il s’agit là d’un processus standard. Les fabricants peuvent ensuite décliner cette méthode

fabrication panneaux solaires en proposant par exemple des panneaux de puissances (kWc) différentes, en clair composés d’un nombre différent de cellules photovoltaïques.

Bon à savoir : Même s’il existe plusieurs fabricants français sur le marché des panneaux solaires (Systovi, Voltec Solar), la Chine demeure aujourd’hui le principal producteur de panneaux photovoltaïques, viennent ensuite les Etats-Unis, le Japon, l’Allemagne et l’Inde.

La fabrication panneaux photovoltaïques commence par l’extraction de la silice aussi appelée dioxyde de silicium, le matériau de base des cellules photovoltaïques.

Cette ressource, l’une des plus présentes sur terre après l’oxygène, n’existe pas à l’état libre mais sous différentes formes de minéraux durs telles que le sable, le gré, le schiste ou encore le quartz.

Le silicium est obtenu à partir de la silice grâce à une opération chimique appelée « carboréduction » (la réduction de la silice par le carbone) mise en œuvre dans des fours de l’industrie sidérurgique. 

En quoi consiste-t-elle ?

Tout simplement à extraire le silicium de la silice en chauffant le minerai à très haute température dans un four à arc électrique (four spécial utilisé en métallurgie). Porté à plus de 2 000 °C le silicium de qualité dite métallurgique dont la pureté atteint 99% se dépose alors dans le fond du four.

Cette teneur en silicium étant insuffisante pour une exploitation photovoltaïque des étapes supplémentaires d’affinage sont cependant nécessaires afin d’atteindre un degré de qualité dite « solar grade » c’est-à-dire de 99,999 %.

Ce silicium « solaire » prend la forme de petits cristaux qui sont à leur tour chauffés à très haute température (environ 1450 °C) afin d’obtenir des lingots.

Bon à savoir : si le marché photovoltaïque est largement dominé par les technologies panneaux solaires silicium cristallin, sachez que les panneaux solaires peuvent aussi être fabriqués à partir de la technologie dite CIGS basée sur d’autres métaux (cuivre, indium, gallium et sélénium) mais plus rares que le silicium.

La cellule photovoltaïque fabrication est une étape particulièrement complexe qui exige une technologie et un savoir-faire de pointe. Les cellules sont en effet les composants indispensables à la production de l’électricité photovoltaïque. On distingue plusieurs phases :

Une fois obtenu les lingots de silicium, ces derniers sont débités en tranches extrêmement fines de 200 ou 300 microns (μm) maximum, l’épaisseur d’une feuille de papier. Ces feuilles de silicium sont appelées des « wafers » (« galette » en anglais).

Ces « wafers » vont alors subir un traitement antireflet qui leur conférera cette couleur noire ou bleutée si caractéristique des installations solaires. Cette opération est destinée à augmenter leur capacité à capter les rayons du soleil.

Par la suite, un circuit électrique est imprimé sur la feuille de silicium afin de recueillir et de transporter le courant, puis les cellules sont connectées entre elles par groupe de 48 à 72 en fonction de la puissance du panneau fabriqué. 

Après avoir reçu ce traitement, les cellules solaires sont ensuite dopées.

Cette phase est destinée à optimiser la conductivité électrique des cellules photovoltaïques semi-conducteur. On ajoute d’abord des matériaux comme le phosphore ou le bore. Puis, deux « wafers » sont « dopée » positivement et négativement. Elles présentent ainsi une couche avec un déficit en électron et une seconde avec un excès d’électrons.

Une fois le panneau fabriqué, les particules de la lumière (photons) viendront ainsi impacter les cellules de silicium, transmettre leur énergie aux électrons de la cellule qui, grâce à une différence de potentiel électrique, génèrera une tension électrique. A ce stade les cellules sont prêtes, il ne leur reste plus qu’à être raccordées entre elles et intégrées à une matrice pour former le panneau photovoltaïque. Cette dernière étape s’appelle l’encapsulage.

Cette dernière étape consiste à encapsuler la matrice. En clair, à protéger les cellules photovoltaïques silicium puis à les placer dans un cadre destiné à les isoler des agressions extérieurs (pluie, gel, feuille morte, particules fines).

Dans un premier temps les cellules sont recouvertes de deux pellicules de résine transparente. Cette première couche de protection est réalisée à base d’une colle appelée EVA, pour « éthylène-acétate de vinyle ». Scellée autour des cellules par la chaleur celle-ci est destinée à prévenir l’oxydation.

La deuxième phase consiste à placer un verre trempé d’une épaisseur de 4 mm sur la face avant. Les cellules sont ensuite équipées de leur cadre en aluminium offrant les meilleures qualités de résistance mécanique.

Enfin, la touche finale : la borne de sortie de l’électricité solaire est fixée à l’arrière du panneau. Les panneaux les plus courants sont composés de 60 cellules mais vous en trouverez également comprenant 72 cellules photovoltaïque pour une puissance-crête plus importante.

Le panneau solaire photovoltaïque est maintenant prêt à être installé (par des professionnels !) sur le toit de votre habitation.

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