Le Magazine n°2 aoû/sep 2011
Le Magazine n°2 aoû/sep 2011
  • Prix facial : 5,90 €

  • Parution : n°2 de aoû/sep 2011

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : Lafont Presse

  • Format : (210 x 270) mm

  • Nombre de pages : 84

  • Taille du fichier PDF : 58,3 Mo

  • Dans ce numéro : DSK candidat ?

  • Prix de vente (PDF) : 1 €

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On produit le silic ium par réduction à partir de silice, notamment à partir du sable et du quartz. Il est utilisé de longue date dans la conception du verre et il ti ent un rôle important dans les nouvelles technologies, notamment dans les appareils électroniques ainsi que, bien sûr, dans les applications photo voltaïques. Même s'il n'existe pas à l'état libre dans la nature, la question de sa disponibilité ne se pose pas. C'est en effet après l'oxygène l'élément le plus abondant dans la croûte terrestre, représentant pl us du quart de sa masse. « Sa production à destination de 1'industrie solaire apparaît cependant relati vement coûteuse car ell e exige un matéri au purifié à 1'extrê me (plus de 99,99%) » , explique le député M.Serge Poignant. « Il convient dans un premier temps de réaliser un silicium dit de qualité métallurgique, pur à 98%, obtenu à partir de galets recelant du quartz- le sable n'estjamais employé par l'industrie. Une seconde étape permet d'accéder au silic ium de quali té photovoltaïque par la conversion mentionnée ci-dessus. Quoique celui-ci abonde dans la nature, la rapide croissance de l'industrie photovoltaïque a créé une demande en silicium que les faibles capacités de l'offre mondiale, jusqu'alors assise sur la récupérati on des déchets la issés pour compte par l'industrie électronique, laquelle utilise un silic ium plus purifié encore, ne po u­ vaient satisfaire. Le modèle économique est de fait devenu caduc lorsque la production photovoltaïque a mo bilisé trente mille tonnes de sili ­ cium par an, soit plus que l'industrie électronique ell e-même. Cet excès de demande a généré deux effets contraires. D'une part, des spéculateurs se sont emparés du marché, multipliant les effets de la pénurie - laquell e trouvait déjà une source conj oncturelle dans l'explosion sans lendema in des productions espagnoles. Al ors que le kil ogramme de silic ium s'échangeait à quelques dollars a u début des années 2000, il a dépassé en novembre 2008 les 400 dollars. Des acti vités de recherche ont été lancées en réaction pour réduire la masse de silicium nécessaire à la conception d'une cellule. D'autre part, cette hausse des prix a rendu le 48 - Le Magazine Le silicium, matériau incontournable marché attractif pour de nouveaux industri els, inaugurant une filière de s ilicium solaire distincte du monde de l'électronique. Une soixanta ine de producteurs de silic ium sol aire ont surgi ces deux derni ères années, essentiell ement en Chine, alors que jusque-là sept entreprises concentraient 90% de la production mondiale. Succédant à la pénurie qui régnait, l'offre de silicium sera excédentaire vers 2010 et permettra aux fabricants de cellul es de davantage négocier leurs coûts : la production do uble en 2009 al ors que la demande augmente seul ement du ti ers. » Po ur répondre à l'attente très forte qu'ell e suscite, la fili ère photovoltaïque doit impérati vement parvenir à baisser ses coûts de production. Développer les technologies « couche mince », plus économes en silicium, est une voie souvent citée. S'attaquer à ce pro blème en amont par la Alors que le kilogramme de silicium s'échangeait à quelques dollars au début des années 2000, il a dépassé en novembre 2008 les 400 doUars.
mise au point d'un nouveau procédé bas coût d'élaboration de silicium « de qualité solaire » en est une autre. Le CEA et ses partenaires académiques et industriels de l'INES ont ainsi mis au point un procédé de purificati on qui po urrait donner un nouvel élan au silicium cri stallin, le procédé PHOTOSIL. La filière silicium couvre actuell ement 90% du marché du solai re PV et n'a pour l'instant pas de concurrent sérieux. Ell e offre en effet le meill eur compromis entre coût de production, rendement et frais d'installati on. Aujourd'hui, le sil icium utilisé dans les cellules photovoltaïques est essentiell ement issu de la technique de purification développée et mise en oeuvre au départ pour 1'industrie électronique. Ce sili cium de qualité électronique est extrêmement pu r et permet d'obtenir de très bons rendements : sur une cellule solaire monocri stalline (le nec plus ultra en termes de rendement), ils peuvent ainsi monter jusqu'à 20%, et j usqu'à 17% sur un tirage polycristallin, un peu moins onéreux. Ma is la contrepartie n'est pas négligeable. Outre son coût élevé, la purificati on du sili cium de qualité électronique s'effectue au moyen de procédés chimiques relati vement consommateurs en énergie et émetteurs de gaz à effet de serre, ce qui est préjudicia ble au bilan carbone de la fi ­ lière. En effet, pour un kWatt/h, la quantité de C0 2 produite par ces opérations de purification est supérieure à cell e qui est générée par le nucl éaire. Ma is pour capter la lumière et produire de l'électricité, un sil icium aussi pur que celui utilisé en électronique n'est pas indispensable. La solu tion que le CEA-Liten développe avec ses partena ires (CNRS, Ferro Pem, Apoll on SOLA R) cons iste à purifier « juste ce qu'il fa ut » par une voie métallurgique un s ilic ium très bas coût employé pour réaliser des alliages métalliques ou obtenir des coll es sili cones. Ce procédé ori ginal devrait permettre de commercialiser du silicium de qualité solaire à des prix beaucoup plus attractifs, d'environ 25 € /kg. Ce projet, baptisé PHOTOS IL, a été initié en 2007 et consiste à éliminer certai nes impuretés, notamment le bore, par une torche à pl asma mis au point par le C NRS. Le Magazine - 49



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