Les cellules solaires sont l’élément central des panneaux photovoltaïques: c’est là où l’électricité est produite par effet photovoltaïque. La technologie PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) est une innovation dans la fabrication des cellules photovoltaïques en silicium cristallin (monocristallin et polycristallin) qui permet d’améliorer leur efficacité énergétique. Elle permet de limiter la recombinaison des porteurs de charge et améliore la capture de la lumière dans la cellule.
Problème: la recombinaison des porteurs de charges
Dans une cellule solaire, lorsque la lumière incidente frappe le matériau semi-conducteur, elle génère des paires électron-trou, où un électron est libéré de sa liaison atomique et laisse derrière lui un trou, qui est l’absence d’électron. Ces électrons et trous libres sont les porteurs de charge. Pour générer du courant électrique, ces porteurs de charge doivent être séparés et dirigés vers les contacts électriques situés à l’avant et à l’arrière de la cellule solaire.
Cependant, si un électron et un trou se rencontrent et se réunissent avant d’atteindre les contacts électriques, ils se recombinent, annulant ainsi leur charge électrique. Ce processus est appelé recombinaison, et il diminue la quantité de courant générée par la cellule solaire, réduisant ainsi son efficacité énergétique.
Il faudrait donc limiter la recombinaison des porteurs de charge, pour maximiser la séparation des charges et la production de courant électrique et améliorer ainsi l’efficacité globale de la cellule solaire.
La solution: la technologie PERC
La technologie PERC repose sur l’ajout d’une couche diélectrique passivante à l’arrière de la cellule solaire. Généralement constituée d’oxyde de silicium ou d’oxyde d’aluminium, cette couche agit comme une barrière pour les électrons et les trous, réduisant ainsi la recombinaison des porteurs de charge. De plus,
- la couche diélectrique passivante à l’arrière de la cellule réfléchit la lumière vers l’intérieur de la cellule, permettant une meilleure absorption de la lumière et une génération de courant accrue.
- contacts métalliques sont localisés à l’arrière de la cellule, créant des ouvertures dans la couche diélectrique passivante. Cela réduit la quantité de métal en contact avec la surface arrière de la cellule et diminue les pertes par recombinaison.
En conséquence, les cellules PERC présentent une tension de circuit ouvert (Voc) plus élevée que les cellules solaires conventionnelles, ce qui se traduit par une meilleure performance globale de la cellule solaire.
Compatibilité avec les demi-cellules
On peut se demander: est-ce que la technologie PERC est compatible avec les demi-cellules (half-cut ou half-cell) ? La réponse est oui : les fabricants de panneaux solaires combinent souvent ces deux technologies pour améliorer encore davantage l’efficacité et la performance des panneaux.
La compatibilité entre la technologie PERC et les demi-cellules repose sur le fait que chacune de ces technologies aborde des aspects différents de la performance des cellules solaires, sans interférer l’une avec l’autre: alors que la technologie PERC ajoute une couche à l’arrière de la cellule, celle des demi-cellules consiste à diviser les cellules solaires en deux. Elles sont combinées simplement: d’abord on ajoute la couche diélectrique, puis on coupe la cellule en deux.
Le résultat est un panneau solaire qui tire parti des avantages de la technologie PERC pour augmenter l’efficacité énergétique et des demi-cellules pour réduire la résistance électrique et améliorer la performance en cas d’ombrage partiel. Ces deux technologies se complètent, permettant la production de panneaux solaires avec une efficacité et une performance globales optimisées.
Peut-on avoir des panneaux bifaciaux PERC ?
Oui : dans un panneau solaire bifacial PERC, les cellules solaires PERC sont utilisées pour améliorer l’efficacité énergétique, tandis que la conception bifaciale permet de capter la lumière solaire des deux côtés du panneau.
La technologie bifaciale tire parti de la lumière réfléchie par la surface située sous le panneau solaire, permettant ainsi de générer de l’électricité à partir de la face arrière de la cellule en plus de la face avant. En combinant les avantages de l’efficacité améliorée des cellules PERC et de la capacité de génération d’énergie supplémentaire offerte par la conception bifaciale, les panneaux solaires bifaciaux PERC peuvent offrir des performances globales supérieures à celles des panneaux solaires monocristallins ou polycristallins traditionnels à une seule face.
Cela rend les panneaux solaires bifaciaux PERC particulièrement adaptés aux installations solaires à grande échelle, telles que les centrales solaires ou les grandes installations commerciales, où la maximisation de la production d’énergie et l’optimisation de l’utilisation de l’espace sont cruciales.