La silice, ou dioxyde de silicium, est un matériau solide qui compose de nombreux minéraux. Elle existe sous forme cristalline, organique ou encore minérale, ce qui permet de l’utiliser dans de nombreux domaines. Elle entre notamment dans la fabrication des panneaux solaires photovoltaïques sous sa forme cristalline. Quelle est la durée de vie de la silice ?
La silice est un matériau important dans la conception des panneaux solaires.
Différents points sont à connaître à ce sujet.
La silice, ou dioxyde de silicium, est un corps solide et très dur de formule chimique SiO2. Elle est issue de la combinaison d’un atome de silicium et de deux atomes de d’oxygène. La silice est présente en grandes quantités dans le sable, mais elle est également extraite des roches magmatiques et du quartz. Certains végétaux, comme le bambou, l’ortie et les algues, contiennent aussi du silicium.
La silice est le deuxième élément le plus répandu dans la nature après l’oxygène, mais sous forme de dioxyde de silicium. Elle sert de matière première pour la production du silicium cristallin, selon le procédé de carbo-réduction à haute température.
La silice trouve une multitude d’usages, en tant que matériau semi-conducteur, mais aussi sous d’autres formes. Cependant, la durée de vie de la silice dépend de son utilisation.
Le gel de silice, par exemple, peut être conservé presque indéfiniment. Pour cela, il doit être protégé dans un contenant étanche.
Quant à la silice cristalline, sa durée de vie dépend des conditions environnantes et du processus de production. Pour rappel, la silice est utilisée pour produire du silicium cristallin qui est le matériau de base des cellules photovoltaïques. Celles-ci ont une durée de vie variable selon le type de silicium.
Dans les cellules solaires amorphes, une fine couche de silicium est appliquée sur un substrat, d’où également le nom de panneau solaire à couche mince. Ces cellules permettent de fabriquer des panneaux solaires flexibles.
Leur production ne nécessite que 1% de la quantité de silicium nécessaire pour fabriquer des panneaux monocristallins ou polycristallins. Cependant, ils ont une durée de vie réduite, allant de 10 à 15 ans. N’étant pas encapsulés dans un matériau protecteur et protégés par une vitre, ils sont plus exposés aux conditions climatiques.
La durée de vie de la silice utilisée dans les panneaux monocristallins et polycristallins est plus longue. Ainsi, les cellules monocristallines ont une longévité comprise entre 30 et 40 ans. Les cellules polycristallines, quant à elles, ont une durée de vie d’environ 25 ans.
Plusieurs raisons expliquent cette bonne tenue dans le temps :
Les panneaux solaires photovoltaïques sont recyclables à 95%. Les matériaux qui les composent sont récupérés et réutilisés, soit pour alimenter d’autres filières, soit pour produire de nouveaux panneaux solaires. Parmi les composants recyclés figurent les cellules solaires.
L’objectif de leur recyclage est de récupérer le silicium qui peut ensuite être réutilisé jusqu’à 4 fois. Cela donne une durée de vie totale possible d’environ 150 ans pour la silice.
Bon à savoir :
Les panneaux photovoltaïques permettent de transformer la lumière du soleil en électricité gratuite et propre grâce à l’effet photovoltaïque. Les panneaux monocristallins sont actuellement les plus répandus. Par rapport aux panneaux polycristallins, ils offrent un meilleur rendement qui est compris entre 18 et 24%.
Pour rappel, le rendement désigne la capacité d’un panneau à convertir en électricité une certaine quantité d’énergie solaire reçue à sa surface. Il est influencé par plusieurs paramètres, comme le taux d’ensoleillement, l’inclinaison, l’orientation et la température.
Le silicium désigne l’élément chimique de formule Si, qui n’existe pas à l’état libre dans la nature. Il est combiné à deux atomes d’oxygène pour former la silice ou dioxyde de silicium. La silice est donc la forme naturelle du silicium.
La silice existe sous différentes formes : cristalline, minérale, amorphe, organique.
C’est la forme naturelle du silicium, que l’on extrait des roches, du sable, ou encore des silicates. Elle est utilisée comme matériau semi-conducteur, mais aussi présente dans certains produits agroalimentaires et pharmaceutiques.
Pour son usage dans l’électronique et le photovoltaïque, elle est directement extraite de roches cristallines.
La silice cristalline est extraite des roches, du quartz ou encore du sable. Elle sert à produire du verre, des céramiques, de l’enduit, des alliages encore du béton. La silice cristalline permet aussi de produire du silicium métal, qui est ensuite affiné pour obtenir du silicium de grade solaire.
Aussi appelé polysilicium, celui-ci est utilisé pour la fabrication de cellules solaires, via des procédés distincts permettant d’obtenir un monocristal ou un polycristal.
À la différence de la silice minérale, le silicium organique comporte au moins un atome de carbone, ce qui le rend soluble dans l’eau. Sous sa forme synthétique, il est facilement assimilable par l’organisme.
D’autres formes de silice, comme la silice colloïdale, permet d’élaborer des médicaments ou des compléments alimentaires. Avec le magnésium, le calcium ou le sodium, le silicium organique forme les oligo-éléments.
La silice amorphe est la forme non-cristallisée du silicium. Sa structure montre des atomes qui ne sont pas rangés de façon ordonnée comme dans la silice cristalline. Elle peut être d’origine naturelle (terre de diatomée, etc.) ou synthétique.
La silice amorphe d’origine minérale sert à la production de panneaux solaires amorphes ou panneaux à couche mince.
Combinée à d’autres molécules, la silice amorphe entre aussi dans la composition de nombreux produits. Elle est notamment présente dans la peinture, la dentifrice, ou le gel de silice qui est une forme synthétique.
L’absorption ou exposition à la poussière de silice cristalline libre peuvent entraîner des problèmes de santé graves. Cela peut être des maladies qui affectent la peau ou le système respiratoire, comme la fibrose pulmonaire ou encore la silicose.
L’inhalation de nanoparticules de silice cristalline peut même entraîner un cancer du poumon. En raison de sa toxicité, la silice cristalline est désormais classée dans la catégorie des particules cancérigènes.
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