1. Pourquoi des demi-cellules ?
Une cellule pleine traditionnelle de 156 mm × 156 mm (puis 166 mm, 182 mm, 210 mm selon les générations) est coupée en deux par laser. Les modules half-cut comportent typiquement 108 demi-cellules (anciennement 60 pleines) ou 144 demi-cellules (anciennement 72 pleines).
Avantages
- Pertes Joule divisées — Le courant par cellule est divisé par 2, donc les pertes resistives I²R dans les rubans interconnecteurs sont divisées par 4.
- Gain de puissance — +2 à +5 W par module typique vs un module pleine cellule équivalent.
- Meilleure tolérance à l'ombrage— Le module est divisé en deux moitiés en parallèle. Si une moitié est ombragée, l'autre continue à produire normalement.
- Échauffement réduit — moins de pertes I²R = température de fonctionnement plus basse.
2. Câblage série/parallèle
Les 108 demi-cellules sont organisées en deux groupes en parallèle. Chaque groupe : 3 strings de 18 demi-cellules en série. Chaque string a sa propre diode bypass dans la junction box.
Tension de string typique à puissance maximale : 18 demi-cellules × ~0,6 V = ~11 V. Tension Vmpp module = 33-42 V selon technologie.
3. Technologies de cellules
PERC (Passivated Emitter and Rear Cell)
Technologie dominante 2018-2024. Couche de passivation diélectrique sur la face arrière + ouvertures laser localisées pour le contact. Rendement cellule 22-23 %, rendement module 19-21 %.
TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact)
Génération actuelle (2024-2026). Très fine couche d'oxyde tunnel + couche de silicium polycristallin dopé sur la face arrière. Rendement cellule 24-25 %, rendement module 21-23 %. Meilleur coefficient de température, meilleure tenue dans le temps. Standard du marché 2025-2026.
HJT (Heterojunction)
Combine silicium cristallin et fines couches de silicium amorphe pour la passivation. Rendement cellule 25-26 %, rendement module 22-24 %. Très bon coefficient de température (-0,24 %/K vs -0,35 %/K en PERC). Plus cher à produire.
Bifacial
Toute technologie ci-dessus peut être « bifaciale » — la face arrière collecte aussi la lumière (réflexion sol, lumière diffuse). Gain typique en toiture résidentielle : faible (~3 %). En toiture plate avec lestage et fond clair : 5-15 %.
4. Tabbing et soudure
Les cellules sont reliées par des rubans interconnecteurs(busbars) — fils de cuivre plats étamés. Les modules récents utilisent jusqu'à 12-16 busbars très fins pour réduire l'ombrage interne et les pertes resistives. Architecture « multi-busbar » (MBB) ou « shingled » pour les cellules empilées.
5. Effet photovoltaïque — rappel
Le silicium dopé forme une jonction p-n. Les photons d'énergie supérieure à 1,12 eV (longueur d'onde < ~1100 nm) génèrent des paires électron-trou. Le champ électrique de la jonction sépare ces porteurs et les collecte aux contacts. La tension générée est limitée par le gap (~0,7 V max, ~0,6 V au point de fonctionnement).