Comment on passe d’un tas de cailloux à un panneau solaire qui produit de l’électricité ? Je vous explique tout !

J’ai passé des jours et des jours à me plonger dans l’univers de l’industrie photovoltaïque pour comprendre les processus de fabrications et je me suis aussi plongé dans les lois physiques qui permettent à un panneau solaire de créer de l’électricité.

Vidéo : La fabrication des panneaux solaires

Le résultat, c’est une vidéo de 30 minutes extrêmement complète, qui explique très simplement (même ma mère à tout compris !) chaque étape de la fabrication des panneaux photovoltaïque :

Du Silicium pur à 99.9999%

Au début, on part de quartz, extrait dans des carrières. Grâce à des réactions chimiques (avec du charbon notamment), on va extraire le silicium qui se trouve dans le quartz.

Extraction du silicium pour les panneaux solaires

Ce Silicium sera pur à 99%, ça semble bien, mais en fait il faut atteindre 99.9999% minimum pour pouvoir fabriquer des cellules solaires ! Encore une fois, on chauffe le silicium très fort et on utilise plusieurs techniques différentes pour le purifier petit à petit.

Une fois le Silicium ultra pur, on forme des lingots avec. Là il y a deux techniques : Soit on met le Silicium en fusion dans un moule (comme pour un gâteau) et on attend que ça refroidisse. Dans ce cas-là, on aura un lingot polycristallin. C’est-à-dire qu’il y aura plusieurs petits cristaux à l’intérieur du lingot.

Soit, on utilise une autre technique, un peu plus complexe, qui consiste à plonger une amorce de Silicium pure dans un bain de Silicium en fusion et à sortir trèèèès trèèèès doucement l’amorce : Au fur et à mesure, un lingot va se former au bout de l’amorce et on obtiendra finalement un lingot de silicium monocristallin, c’est-à-dire qu’il n’y aura à l’intérieur qu’un seul gros cristal !

On va ensuite découper ces lingots en tranche très très fine (0.15 à 0.30mm !), on appelle ces tranches des « wafer »

La magie du dopage photovoltaïque

Pour créer de l’électricité à partir du soleil, on va devoir réaliser des modifications chimiques dans nos tranches de Silicium. On va remplacer quelques atomes de Silicium par des atomes de Phosphore dans un wafer. C’est ce qu’on appelle du dopage.

On fait la même chose dans une autre tranche avec du Bore. Et puis on va mettre en contact ces deux tranches, qui ont des dopages différents. Il va alors y avoir des échanges d’électrons entre les atomes au niveau de la jonction des deux tranches. Un champ électrique va se créer.

Explication champ électrique cellule solaire photovoltaïque
J’explique en détail ce qui se passe au niveau des atomes et des électrons dans la vidéo

Quand un rayon de soleil va venir frapper les tranches de Silicium, il va arriver de temps en temps, qu’un photon (les particules qui sont dans les rayons de lumières) vienne heurter un électron. Celui-ci va alors être éjecté, puis pris au piège dans le champ électrique.

Il ne reste alors plus qu’à relier nos deux tranches de silicium par un fil pour obtenir un courant électrique !

À cette étape, on a alors une cellule photovoltaïque, avec une tension autour de 0.5 Volts

Assemblage de plusieurs cellules solaires

Dernières étapes : On assemble plusieurs cellules solaires (connexion électrique en série ou en parallèle suivant la tension final du panneau solaire qu’on veut obtenir). On ajoute une enveloppe étanche autour des cellules pour les protéger de l’humidité et de l’air.

On ajoute un support en dessous et une vitre par-dessus pour la rigidité. Sinon les tranches de silicium risquerait de casser, car elles sont très fragiles.

Il ne reste plus qu’à ajouter un cadre en aluminium pour maintenir en place tout ça et faciliter la pose des panneaux.

Comprendre en détail toutes les étapes de fabrication

J’ai vraiment résumé les étapes dans cet article, je ne peux que vous conseiller de regarder ma vidéo complète qui va beaucoup plus loin dans les détails :

vidéo fabrication des panneaux solaires

N’hésitez pas à me dire ce que vous pensez de ce genre de vidéo, s’il y a d’autres sujets que vous aimeriez que j’aborde de la même façon. Ce type de vidéo me prend beaucoup de temps à réaliser, mais c’est passionnant ! Et grâce à des sponsors comme Iberdrola je peux me dégager du temps et acheter le matériel pour faire les maquettes notamment.