La technologie des panneaux solaires en silicium noir : plus qu’une question d’esthétique

Rappelons que tous les panneaux solaires sont composés de cellules photovoltaïques contenant un matériau semi-conducteur. Leur rôle est de produire de l’électricité décarbonée (à la sortie de l’onduleur solaire) lorsqu'elles sont exposées aux photons de la lumière solaire.

Le matériau semi-conducteur utilisé dans la majorité des panneaux photovoltaïques présents sur le marché au moment où vous lisez cet article est le silicium cristallin et celui-ci existe sous 2 formes : silicium monocristallin et silicium polycristallin. Cette différence est cruciale, car elle influence la couleur de l’installation solaire.

• Les panneaux solaires monocristallins sont constitués de cellules photovoltaïques monocristallines. Chaque cellule est formée d'un unique cristal de silicium et tous les cristaux sont orientés dans la même direction. Cela leur confère une couleur bleu foncé ou noire.

• Les panneaux solaires polycristallins, en revanche, se composent de cellules photovoltaïques polycristallines constituées plusieurs cristaux de silicium orientés chacun dans une direction différente. Cela leur confère une teinte de bleu non uniforme, souvent mosaïque.

Lorsque l’on parle de panneaux solaires photovoltaïques noirs, on fait donc généralement référence aux panneaux solaires monocristallins. Et si certains sont particulièrement noirs, c’est parce qu’en plus d’utiliser des cellules monocristallines pour exploiter l’énergie solaire, ils emploient un fond et un cadre sombres, et les connexions en argent reliant les cellules sont recouvertes d’un adhésif noir.

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Une nouvelle variété de panneaux solaires est en cours de développement, utilisant ce qu’on appelle le silicium noir. Ce silicium noir n'est autre que le silicium habituel utilisé dans les panneaux solaires traditionnels, il est juste enrichi par un processus de bombardement au laser femtoseconde dans une atmosphère chargée de soufre.

L’objectif est d’intégrer des atomes de soufre dans la structure cristalline du silicium, permettant ainsi de convertir en électrons les bandes infrarouges de la lumière solaire qui ne sont pas exploitées par les panneaux photovoltaïques en silicium cristallin standard. En conséquence, cela augmente l’efficacité de l’installation solaire, produisant plus d’électricité.

Pour l'instant, cette technologie reste au stade expérimental et n'est pas encore commercialisée. Des études supplémentaires sont nécessaires pour optimiser l’agencement des atomes de soufre afin de capturer le maximum du spectre solaire et maximiser le rendement.

L'idée n'est pas de produire tout de suite des panneaux solaires en silicium noir de manière exclusive, mais d'intégrer petit à petit cette technologie au sein de cellules photovoltaïques standards pour évaluer son potentiel à augmenter le rendement.

Si cela s’avère efficace, une solution pour développer des panneaux solaires exclusivement en silicium noir pourrait être envisagée.

À noter : la mention de la technologie du silicium noir est nécessaire à des fins informatives, illustrant l'émergence d'une innovation prometteuse encore en phase de développement. Nous ne pouvons en dire plus à son sujet puisqu’elle n’a pas encore été éprouvée à grande échelle, la portée de nos observations est donc limitée. Par conséquent, l'essentiel de cet article se concentrera davantage sur les avantages et caractéristiques des panneaux solaires monocristallins, une technologie éprouvée et largement adoptée.

Outre les avantages connus du photovoltaïque tels que la réduction de l’empreinte carbone, la contribution à la transition énergétique et l’amélioration de la sécurité énergétique (à lire : les panneaux solaires et l’amélioration de la sécurité énergétique), les panneaux solaires en silicium noir présentent des atouts multiples.

Les panneaux solaires en silicium noir offrent une esthétique plus raffinée et plus moderne. Leur couleur noire leur permet de s'intégrer plus discrètement et élégamment sur les toits des bâtiments sans perturber l'harmonie visuelle.

Cette esthétique améliorée contribue à une meilleure acceptation sociale, rendant les installations solaires plus attrayantes pour les zones résidentielles et les bâtiments historiques soucieux de préserver une certaine esthétique.

Si vous vous souciez de l’aspect esthétique de vos cellules solaires photovoltaïques, les panneaux solaires transparents pourraient vous intéresser. Lisez : qu’est-ce qu’un panneau solaire transparent et comment fonctionne-t-il ?

Les panneaux solaires monocristallins affichent un rendement supérieur (≈ 15 à 25 %) par rapport aux panneaux photovoltaïques polycristallins (≈ 10 à 20 %). Cette efficacité accrue est due à l'orientation uniforme des cristaux de silicium qui optimise la production d'électricité lorsque les cellules solaires sont exposées au rayonnement solaire.

Mais le petit inconvénient, c’est qu’ils sont plus sensibles aux variations de température. Les matériaux de couleur noire tendent, en effet, à absorber davantage la chaleur. Et il est bien établi que l'efficacité des cellules photovoltaïques diminue avec l'augmentation de la température. Ainsi, à mesure que le mercure grimpe, les performances d’une installation solaire en silicium noir peuvent s'en trouver affectées.

La sélection du type de panneau solaire devrait donc prendre en compte les conditions climatiques de la zone d'installation et non pas uniquement de la capacité à transformer l’énergie solaire. Les panneaux polycristallins pourraient s'avérer plus pertinents dans des régions à fortes températures alors que les panneaux solaires en silicium noir représentent un choix judicieux pour les zones bénéficiant d'une bonne exposition solaire, mais sujettes à des températures modérées.

Pour aller plus loin, consultez cet article : les panneaux solaires sur mesure : comment obtenir des solutions adaptées à votre maison ?

Les panneaux solaires en silicium cristallin ont généralement une durée de vie de 25 à 30 ans. Avec un bon entretien, une bonne installation et une utilisation correcte, ils peuvent durer jusqu’à 40 ans. Si vous deviez remplacer un équipement en particulier pendant toute cette période, ce serait peut-être l’onduleur.

Les panneaux solaires en silicium noir sont-ils recyclables ? Oui, les panneaux solaires en silicium cristallin sont recyclables à plus de 94 %.

Avec un rendement élevé, les panneaux solaires monocristallins sont bien évidemment plus rentables que les panneaux polycristallins lorsque toutes les conditions optimales à leur fonctionnement sont réunies.

Et qu’en est-il du coût ? Autrefois, il y avait une grande différence de prix entre les panneaux solaires monocristallins et polycristallins, mais les innovations technologiques au fil des années ont permis de réduire cet écart. Actuellement, la différence de prix entre les deux technologies n’est plus que de 5 à 10 %.