Les cellules solaires à couches minces sont fabriquées en déposant de fines couches de matériau semi-conducteur sur un substrat tel que du verre, du métal ou du plastique. Le matériau semi-conducteur est généralement l'un des suivants :
* Tellurure de cadmium (CdTe)
* Séléniure de cuivre, d'indium et de gallium (CIGS)
* Silicium amorphe (a-Si)
Ces matériaux sont choisis car ils ont un coefficient d'absorption élevé, ce qui signifie qu'ils peuvent absorber beaucoup d'énergie lumineuse même en couches minces.
Le processus de dépôt du matériau semi-conducteur sur le substrat est appelé dépôt de couches minces. Il existe différentes techniques de dépôt de couches minces, notamment :
* Évaporation
* Pulvérisation
* Dépôt chimique en phase vapeur (CVD)
* Épitaxie par jet moléculaire (MBE)
Une fois le matériau semi-conducteur déposé sur le substrat, il est généralement recouvert d'un conducteur transparent, tel que l'oxyde d'indium et d'étain (ITO). Cette couche permet de collecter le courant électrique généré par la cellule solaire.
Les cellules solaires à couches minces sont généralement plus efficaces que les cellules solaires au silicium conventionnelles dans des conditions de faible luminosité. En effet, les fines couches de matériau semi-conducteur absorbent la lumière plus efficacement que les tranches plus épaisses utilisées dans les cellules solaires conventionnelles.
Cependant, les cellules solaires à couches minces sont également moins efficaces que les cellules solaires au silicium classiques dans des conditions de forte luminosité. En effet, les fines couches de matériau semi-conducteur peuvent devenir trop chaudes et perdre en efficacité.
Dans l’ensemble, les cellules solaires à couches minces offrent un certain nombre d’avantages par rapport aux cellules solaires au silicium conventionnelles, notamment :
* Coût inférieur
* Poids plus léger
* Plus de flexibilité
* Meilleures performances dans des conditions de faible luminosité
Ces avantages font des cellules solaires à couches minces une technologie prometteuse pour les futures applications de l’énergie solaire.
Voici une explication plus détaillée du fonctionnement des cellules solaires à couches minces :
1. La lumière frappe le matériau semi-conducteur. Le matériau semi-conducteur est composé de deux couches :une couche chargée positivement et une couche chargée négativement.
2. L'énergie lumineuse crée une paire électron-trou. La paire électron-trou est constituée d’un électron qui est expulsé de son orbite et d’un trou qui est laissé à sa place.
3. L'électron et le trou se déplacent dans des directions opposées. L’électron se déplace vers la couche chargée positivement et le trou se déplace vers la couche chargée négativement.
4. L'électron et le trou atteignent les électrodes. L’électron et le trou atteignent les électrodes qui sont connectées à un circuit externe.
5. L'électron et le trou se recombinent. L’électron et le trou se recombinent et l’énergie électrique est libérée sous forme d’électricité.
Ce processus se répète encore et encore lorsque la lumière frappe le matériau semi-conducteur, créant ainsi un courant électrique.
