Matériau polycristallin ou polycristal : définition, propriétés et usages

Le matériau polycristallin est utilisé dans divers domaines, en particulier dans la fabrication de panneaux solaires photovoltaïques. Il est constitué de plusieurs cristaux. Quelles sont les propriétés physiques du polycristal ? Comment se présente-t-il ?

• Le terme polycristaldésigne le matériau polycristallin ;
• Le polycristal est largement utilisé dans la production de matériaux cristallins;
• Le matériau polycristallin permet de produire du silicium polycristallin, il entre ainsi dans la fabrication de panneaux solaires photovoltaïques.

Définition du polycristal

Le matériau polycristallin, ou polycristal, est un matériau solide composé de nombreux cristaux juxtaposés, appelés cristallites. Ces cristaux, ou grains, sont reliés entre eux par ce qu’on appelle des joints de grains. Leur taille est comprise entre 1 micromètre et quelques centimètres. Ils sont de forme, de taille et d’orientation différentes, ce qui donne au matériau son aspect non-homogène.

Utilisation du matériau polycristallin

Les matériaux cristallins produits industriellement ou à l’état naturel sont en majorité de type polycristallin. Le polycristal est ainsi employé dans de nombreux domaines, comme la fabrication de transistors, de processeurs et de puces électroniques. Dans ce processus, il est d’abord recristallisé en silicium monocristallin avant d’être utilisé.

Le polycristal entre aussi dans la fabrication de bien d’autres matériaux et produits, comme certains alliages, les silicones, etc. Il est également utilisé pour élaborer du silicium polycristallin qui compose les panneaux solaires photovoltaïques de type polycristallin. Il s’agit d’un matériau semi-conducteur qui réagit électriquement à la lumière du soleil.

Panneaux solaires polycristallins

Le panneau solaire photovoltaïque est un équipement d’énergie renouvelable qui connaît un succès grandissant. Il permet d’exploiter l’énergie solaire pour produire de l’électricité gratuitement et localement grâce à l’effet photovoltaïque. Dans ce processus, c’est la lumière visible du rayonnement solaire est qui transformée en énergie électrique.

Deux types de modules solaires sont à distinguer : les panneaux monocristallins, et les panneaux polycristallins. Comme leur nom l’indique, ces derniers sont fabriqués avec du silicium polycristallin constitué de nombreux cristaux de silicium. C’est un matériau polycristallin impur et d’un aspect non-homogène, ce qui permet de distinguer les cristaux à l’œil nu.

Les panneaux solaires polycristallins se reconnaissent à leur couleur bleutée caractéristique. Au début, ils ont dominé le marché du photovoltaïque en raison de leur faible coût de production. En effet, leurs cellules solaires sont élaborées à partir de chutes de matériau issues de la fabrication de cellules solaires monocristallines.

Mais leurs performances se sont révélées moindres par rapport aux panneaux monocristallins, ce qui explique leur perte de part de marché.

Quelle est la différence entre panneaux polycristallin et monocristallin ?

Les panneaux polycristallins et monocristallins sont les deux principaux types de panneaux solaires photovoltaïques. Ils ont quelques différences, en termes de performances, de caractéristiques et de prix.

Les panneaux à base de silicium monocristallin sont plus efficaces que les panneaux polycristallins, ce qui les rend adaptés aux régions moins ensoleillées. Ces panneaux à haut rendement permettent une production suffisante même dans les zones à faible taux d’ensoleillement, comme dans le nord.

À l’inverse, le panneau photovoltaïque polycristallin est recommandé dans les zones où le taux d’ensoleillement est élevé en raison de son rendement plus faible. Voici un résumé des différences entre panneaux polycristallins et monocristallins.

	Panneau solaire monocristallin	Panneau solaire polycristallin
Matériau des cellules photovoltaïques	Silicium monocristallin fabriqué à partir d’un seul cristal de silicium	Silicium polycristallin constitué de plusieurs cristaux de silicium
Couleur	Gris-noir à noir	Bleu
Rendement	18 à 24%	13 à 18%
Durée de vie	25 à 30 ans	30 à 40 ans
Avantages	Efficacité et longévité Meilleur rendement Performances élevées Longévité Aspect plus esthétique et homogène	Prix réduit Processus de fabrication peu énergivore et nécessitant peu de matériau Aspect peu esthétique
Inconvénients	Processus de fabrication complexe, énergivore et nécessitant beaucoup de matériau	Faible rendement