L’industrie de l’énergie solaireest en plein essor. Voilà plusieurs années qu’elle connaît une croissance de l’ordre de 30 % par an et cette tendance ne devrait pas s’arrêter de si tôt. Plusieurs raisons à cela : contrairement aux énergies fossiles, le soleil est une ressource inépuisable ; il est respectueux de l’environnement et disponible gratuitement partout ; pas besoin de le transporter par pipelines ou par mer en provenance de pays instables ou potentiellement hostiles.

Grâce aux réductions de coûts qu’entraîne la production à grande échelle et aux travaux de recherche et développement qui améliorent les performances des cellules photovoltaïques, le prix de l’électricité générée par les rayons du soleil devient de plus en plus abordable.

Un module photovoltaïque, ou panneau solaire, est composé de plusieurs cellules photovoltaïques reliées électriquement entre elles. Le principal composant de chaque cellule est une mince plaque de silicium découpée par une scie à fil dans un lingot de silicium, un peu comme une tranche de pain découpée dans une miche, sauf que, dans ce cas, le lingot en question peut peser jusqu’à 400 kg et est extrêmement dur et cassant. Découper une substance aussi dure et fragile en plaques très minces est une opération délicate. Le silicium brut est, après l’oxygène, l’élément le plus abondant sur terre. On le trouve généralement dans le sable et le quartz. Cependant, pour répondre aux besoins de l’industrie de l’énergie solaire, on doit d’abord le traiter, un procédé fort coûteux. Le silicium solaire est devenu une denrée rare en quelques années et son prix est monté en flèche, passant de six euros le kilo en 2000 à environ 135 euros le kilo à l’automne 2007. Cette tendance force tous les acteurs de l’industrie à tenter d’extraire encore plus d’énergie de chaque gramme de silicium.

Une manière d’y parvenir est de rendre plus rentable l’opération de découpe, étape essentielle du processus de production. Les fabricants de cellules photovoltaïques réclament des scies à fil hautes performances découpant des plaques encore plus fines, encore plus rapidement et en produisant moins de chutes.

Precision Wafering Systems (PWS) est l’un des pionniers industriels et un leader mondial dans le domaine du développement et de la fabrication des scies à fil de pointe pour la découpe du silicium à destination des industries des cellules photovoltaïques et des semi-conducteurs, ainsi que pour la découpe d’autres matériaux durs et friables tels que le verre et le quartz. Installé à Cheseaux-sur-Lausanne, en Suisse, PWS était connu sous le nom de HCT Shaping Systems avant son rachat en août 2007 par le groupe Applied Materials Inc.

« Le principe d’une scie à fil est simple, mais c’est l’opération de découpe qui est délicate, explique Cédric Thommen, responsable BT mécanique chez PWS. Dans ces machines, un fil très fin en acier à résistance élevée à la traction est tendu autour d’une série de guides. Cette conse bild uration crée une grille. L’épaisseur de ce fil n’est que de 120 à 140 microns, soit à peine plus gros que la moyenne d’un cheveu humain. »

« Les guides qui tournent à grande vitesse déplacent la grille à environ 15 m/s, poursuit Cédric Thommen. En déplacement, celle-ci est constamment humectée par un liquide abrasif. Un lingot de silicium est poussé à travers la grille, qui le découpe en plaques de 150 à 300 µm d’épaisseur, en général 200 µm. PWS est en train de mettre au point des machines munies d’un fil encore plus mince qui formera une grille plus dense. Ainsi, la prochaine génération de machines sera capable de débiter des plaques plus minces et, de cette manière, de réduire les chutes de matériau. »

Cédric Thommen énumère les caractéristiques principales des produits à fil PWS : « Ces machines de haute précision sont conçues pour atteindre un degré très élevé de linéarité, de stabilité thermique et de régularité du processus. Elles nécessitent peu de maintenance et leur fiabilité et leur durée de fonctionnement sont très bonnes. Ces caractéristiques, associées à des consommables peu onéreux et à une haute productivité, offrent une rentabilité incomparable à nos clients. »

PWS, qui emploie plus de 200 salariésà Cheseaux, fabrique également des machines de mise en forme des lingots de silicium pour les industries des cellules photovoltaïques et des semi-conducteurs. Celles-ci sont basées sur la même conception à fil, mais leur conse bild uration est différente. Les « croppers » découpent les deux extrémités et les côtés des grands lingots de silicium à l’aide d’un fil ondulé et non droit comme c’est le cas dans les précédentes ; les « squarers » équarrissent les lingots. Ces deux machines servent à préparer les lingots avant qu’ils ne soient découpés en plaques pour les cellules photovoltaïques ou en puces minuscules pour l’industrie des semi-conducteurs.

Partenaires visant l’excellence

Pour ses machines, Precision Wafering Systems (PWS) veut des pièces qui sont à la hauteur de ses hautes exigences. « Notre devise, c’est ‘l’excellence est un état d’esprit’. Nous ne collaborons qu’avec des fournisseurs qui aspirent à la même chose, explique Cédric Thommen. SKF nous fournit plusieurs types de roulements pour diverses applications dans nos machines, dont les roulements cruciaux sur lesquels tournent les guides du fil. »

La qualité des produits n’est pas le seul critère qui pousse PWS et SKF à coopérer. « Nous attendons une fiabilité totale de la part de nos fournisseurs et, ce, dans tous les aspects de leur relation d’affaires avec nous. La livraison et la disponibilité du produit dans le monde entier, par exemple, poursuit Cédric Thommen. Non seulement SKF répond à notre attente, mais il la dépasse. Il nous assiste dans toutes les étapes de la conception des machines. Il recommande la sélection de roulements optimale et nous transmet tous les calculs et les informations relatifs aux roulements comme, par exemple, leur ajustement ou leur durée de vie. Ce sont des critères extrêmement importants à nos yeux car les roulements jouent un rôle vital en contribuant à réduire au minimum les besoins de maintenance et à améliorer le temps de fonctionnement et la fiabilité de ce qui est un équipement de pointe très onéreux. En fait, SKF fait pratiquement office, à notre endroit, de consultant spécialisé dans l’ingénierie. »