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Production écologique de silicium de qualité solaire

Une nouvelle méthode de production de silicium de qualité solaire (SOLSILC) à faible coût vient d'être mise au point grâce à la mise au point d'un processus à haute température en deux étapes qui améliore la compétitivité du prix du marché.

Technologies industrielles

L'objectif premier de ce projet était de produire un silicium commercial de qualité solaire d'un prix inférieur à 20 euros par kilo. Cela impliquait le test, le traitement et le bon fonctionnement des cellules SOLSILC, ainsi que l'évaluation et l'examen des aspects techniques, environnementaux et économiques en jeu. L'objectif final est donc d'utiliser un processus pilote produisant du silicium de qualité solaire au rythme de 5.000 tonnes par an et d'obtenir ainsi un prix de marché compétitif. Ce processus à haute température en deux étapes produit du silicium métal à partir d'un quartz de grande pureté et de noir de carbone pur, avec du carbure de silicium en guise de produit intermédiaire. Le processus débute au niveau d'un four à plasma rotatif dans lequel les granules de quartz et de noir de carbone entrent en réaction pour produire du carbure de silicium. Le deuxième four est un four électrique à arc dans lequel le silicium fondu est formulé à partir de la réaction du quartz et du carbure de silicium. Le silicium fondu et saturé avec du carbone ainsi obtenu est réduit de plusieurs centaines de ppmw à 2-5ppmw grâce à la combinaison de trois processus de purification. Le premier est une précipitation de SiC contrôlée, suivie par la purge des oxydations gazeuses et finalement une solidification directionnelle. En outre, des tests individuels des différentes méthodes de purification ont été réalisés sur du silicium de qualité solaire, ce qui a permis de démontrer leur efficacité. Les spécifications minimales du silicium de qualité solaire ont également été établies sur la base de l'analyse chimique de plaquettes PV disponibles dans le commerce, tandis que la composition chimique du silicium SOLSILC était déterminée. Par ailleurs, les performances de tolérance des cellules à des impuretés spécifiques ont été étudiées et les résultats finaux indiquent la possibilité d'obtenir de bonnes performances au niveau des cellules sur des plaquettes en silicium SOLSILC. Enfin, le projet a étudié les incidences environnementales du processus SOLSILC par rapport aux techniques traditionnelles de production de silicium de qualité solaire. Il a ainsi été établi qu'au vu de la disponibilité des ressources, de la consommation d'énergie et des normes de sécurité et d'émission, ce processus était sans doute l'une des méthodes de fabrication les plus respectueuses de l'environnement.

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