Le silicium métallurgique (pureté 98 %) est extrait du quartz par réduction carbothermique dans un four à arc électrique à 1 800 °C. Il est ensuite purifié par le procédé Siemens (dépôt chimique en phase vapeur) pour atteindre une pureté de 99,9999 % (silicium polycristallin de qualité solaire). Cette étape consomme 50 à 60 kWh par kg de silicium purifié.
Cristallisation et découpe
Le silicium purifié est fondu à 1 414 °C puis cristallisé par le procédé Czochralski (monocristallin) ou par solidification directionnelle (polycristallin). Le lingot monocristallin cylindrique est découpé en briques carrées, puis en wafers de 150 à 180 microns d'épaisseur à l'aide d'un fil diamanté. Chaque wafer pèse environ 5 g et mesurera 182 × 182 mm ou 210 × 210 mm (formats M10 et M12).
Fabrication de la cellule
Le wafer subit une texturation (bain acide ou alcalin) pour piéger la lumière, puis une diffusion de phosphore (face avant) qui crée la jonction P-N. La passivation (dépôt de nitrure de silicium par PECVD) réduit les recombinaisons de surface. Les contacts métalliques (argent en face avant, aluminium en face arrière) sont sérigraphiés puis frittés à 800 °C. Le rendement de la cellule est mesuré par un simulateur solaire (flash test).
- Pureté silicium solaire : 99,9999 %
- Épaisseur wafer : 150 à 180 microns
- Format wafer : M10 (182 mm) ou M12 (210 mm)
- Température frittage : 800 °C
L'assemblage du module consiste à souder les cellules en chaînes (strings), à les laminer entre deux couches d'EVA (éthylène-vinyle-acétate), un verre trempé de 3,2 mm en face avant et un backsheet (ou un second verre) en face arrière. Le passage au four de lamination (150 °C pendant 15 minutes) scelle l'ensemble. Un test d'électroluminescence détecte les micro-fissures avant l'expédition.