Verre solaire est principalement constitué de verre à motifs ultra-clair, avec des matières premières de base comprenant du sable de quartz, du carbonate de sodium, du calcaire, de la dolomite et du sulfate de sodium. Contrairement au verre architectural ordinaire, le verre solaire doit avoir une transmission lumineuse extrêmement élevée pour améliorer l’efficacité de conversion des cellules photovoltaïques. En réduisant la teneur en fer des matières premières (généralement inférieure à 150 ppm), le verre solaire peut réduire l'absorption de la lumière solaire, permettant ainsi à davantage d'énergie de pénétrer dans le verre et d'atteindre les composants photovoltaïques sous-jacents.
Composants de base et structure du verre solaire
Le verre solaire n'est pas seulement un bouclier protecteur pour les composants photovoltaïques, mais également un élément clé pour améliorer l'efficacité de la production d'électricité. Voici ses principaux composants et son processus de fabrication :
1. Matières premières de base
Sable de quartz à faible teneur en fer : C'est la matière première la plus critique. Le verre ordinaire apparaît vert car il contient des impuretés de fer, alors que verre solaire utilise du sable de haute pureté à faible teneur en fer, ce qui le rend presque complètement transparent.
Fluxants et stabilisants : Le carbonate de sodium est utilisé pour abaisser le point de fusion du sable de silice, tandis que le calcaire améliore la stabilité chimique et la résistance physique du verre.
2. Structure optique spéciale
Pour maximiser l’utilisation de l’énergie solaire, le verre solaire adopte généralement les conceptions suivantes :
Traitement de gaufrage (surface texturée) : Un motif spécifique en forme de pyramide ou texturé est pressé sur la surface du verre, ce qui réduit la réflexion spéculaire et provoque la diffusion de la lumière incidente, augmentant ainsi la longueur du trajet de la lumière sur les cellules solaires.
Revêtement antireflet (AR Coating) : Un revêtement de dioxyde de silicium d'une épaisseur nanométrique est appliqué sur la surface du verre, augmentant la transmission de la lumière d'environ 91 % à plus de 94 %.
Types de technologies grand public de verre solaire
Verre à motifs ultra-clair (principalement utilisé pour les cellules en silicium cristallin) : Il s’agit actuellement du type de verre solaire le plus utilisé dans l’industrie photovoltaïque. Grâce à un processus de gaufrage spécial, une texture spécifique (telle qu'une forme texturée ou pyramidale) est formée sur la surface du verre. Cette structure réduit efficacement la réflexion spéculaire et augmente la réflexion diffuse de la lumière, améliorant ainsi l'efficacité de conversion photoélectrique. De plus, le verre trempé à motifs possède une résistance physique extrêmement élevée et constitue le matériau de protection préféré pour les centrales photovoltaïques distribuées et les centrales électriques au sol.
Verre float ultra-clair (principalement utilisé pour les cellules à couches minces) : Contrairement au verre à motifs, le verre float ultra-clair a une surface extrêmement plate et lisse. En raison de son procédé de fabrication qui garantit une planéité extrêmement élevée, il est couramment utilisé comme substrat pour les cellules solaires à couches minces.
Dans les cellules à couches minces, la couche semi-conductrice doit être déposée directement sur la surface du verre, ce qui nécessite des exigences presque strictes en matière de planéité et de transparence de la surface du verre. Le verre float ultra-clair répond parfaitement à cette exigence de fabrication de précision.
Pourquoi le verre solaire est-il crucial dans l’industrie photovoltaïque ?
Avec l’accélération de la transition énergétique mondiale, la demande de verre solaire continue d’augmenter. Il doit non seulement posséder une résistance aux chocs extrêmement élevée (pour résister à la grêle et aux tempêtes de sable), mais également une excellente résistance aux intempéries pour garantir aux modules photovoltaïques une durée de vie de plus de 25 ans dans des environnements extérieurs difficiles.
En outre, la popularisation des modules à double verre (verre solaire double face) a encore favorisé les avancées technologiques. Cette structure améliore non seulement la résistance mécanique du module, mais utilise également la lumière réfléchie par l'arrière pour produire de l'électricité, augmentant ainsi considérablement la production totale d'énergie.
Comprendre « de quoi est fait le verre solaire » est fondamental pour comprendre l’efficacité de la production d’énergie photovoltaïque. De la sélection de matières premières de haute pureté aux processus avancés de revêtement antireflet, chaque avancée technologique contribue à rendre l'énergie verte plus abordable.
