Les cellules solaires sont des dispositifs qui convertissent l'énergie lumineuse en énergie électrique. Afin de fonctionner correctement, les cellules doivent être recouverts d'un matériau semi-conducteur qui peut absorber la lumière. Cellules solaires au silicium des cellules solaires qui sont revêtus de silicium, et sont le type le plus couramment utilisé. Ces cellules sont connectées en série appelés modules, et les modules sont reliés entre eux pour former un ensemble qui produit la tension souhaitée. Ceux-ci sont ensuite placés dans un conteneur de protection derrière des panneaux de verre qui dirigent la lumière du soleil dans les cellules.
Lorsque la lumière frappe le panneau solaire, les photons sont absorbés par le matériau semi-conducteur. Les électrons sont éjectés en vrac et le débit à travers le matériau produire de l'électricité. Un réseau de cellules solaires en silicium convertit cette énergie en courant continu (CC). Dans un système intégré, l'électricité est ensuite injectée dans le réseau d'électricité à partir onduleurs. Produits autonomes solaires stocker l'électricité dans des batteries.
Le silicium est un élément très commun, il est habituellement lié à la silice. Le silicium pur doit être extrait de la silice, et ensuite traitée pour augmenter sa conductivité. Silicium pur est un mauvais conducteur de l'électricité, mais lorsque certaines impuretés sont ajoutés, typiquement atomes de phosphore, il devient un excellent conducteur. Ce traitement dépense beaucoup d'énergie, et est responsable du coût élevé de cellules solaires en silicium. Traditionnellement cellules fabriquées utiliser du silicium monocristallin sous forme de vrac, qui est coupé en tranches.
Pour aider à atténuer le coût, les scientifiques ont développé des couches minces de silicium des cellules solaires. Ceux-ci utilisent seulement environ un pour cent du silicium une cellule traditionnelle utiliserait, mais malheureusement, ils sont beaucoup moins efficaces. Cellules faites de plusieurs couches de film mince ont été développés qui sont aussi efficaces que les cellules traditionnelles bien plus onéreuses, tout en maintenant les avantages de faible coût, un poids plus léger et une plus grande flexibilité. Polycristallin et amorphe minces cellules de silicium films sont complémentaires, des solutions moins coûteuses.
Un autre défi pour les chercheurs est de trouver un moyen d'augmenter l'efficacité des cellules solaires en silicium. La lumière du soleil a une large gamme de longueurs d'onde contenant photons avec une large gamme d'énergies. Certains d'entre eux sont trop faibles ou trop fortes pour former la paire électron-trou doit être capturé par le matériau semi-conducteur. La plupart des cellules sont seulement 15% d'efficacité, ce qui signifie qu'ils ne saisissent 15% de l'énergie électrique disponible dans la lumière qui passe à travers les panneaux.
Des travaux sont menés dans le monde entier pour trouver des façons d'accroître l'efficacité et réduire le coût des cellules solaires en silicium. Trouver des façons d'accroître l'efficacité de couches minces, ce qui diminue fortement le coût, est une priorité d'un projet de recherche financé par l'Union européenne. Une société japonaise a mis au point cellules solaires en silicium pour une utilisation dans de multiples produits qui a une efficacité moyenne de 25%. Boeing-Spectrolab, une société américaine a développé un concentrateur solaire en silicium cellule qui a un rendement de 40,7%.
Mare de recherche et de développement est nécessaire avant que l'énergie solaire devient une source d'énergie primaire, mais c'est un domaine qui retient l'attention internationale et de financement. Comme des diminutions de coûts et améliore l'efficacité, l'énergie solaire peut devenir beaucoup plus banal. Malgré ces défis, les cellules solaires en silicium sont déjà utilisés dans une variété de produits. Il s'agit notamment de tous les articles jour comme les calculatrices, lampes de poche, chargeurs de téléphones, des fontaines, et domestiques et commerciaux circuits d'eau chaude.