Description de l'énergie photovoltaïque

Le photovoltaïque consiste à utiliser les photons de la lumière pour créer de l'électricité.

Ainsi, les cellules des panneaux, lorsqu'elles sont éclairées, produisent l'effet photovoltaïque (expliqué plus bas) qui crée un courant électrique continu. Ce courant est transformé en courant alternatif alors utilisable.

Il existe trois types de cellules différentes :

Les cellules monocristallines

Les cellules monocristallines sont issues d'un seul bloc de silicium fondu, elles sont donc très "pures". Elles offrent le meilleur rendement (entre 13 et 17%), mais sont aussi plus chères à la production, donc à la vente. Ces cellules sont les plus performantes, elles permettent donc de constituer des panneaux très efficaces : ceux qui produisent le plus d’énergie avec le moins de surface. On les reconnait par leur couleur uniforme bleu marine ou grise.

Les cellules polycristallines

Les cellules polycristallines sont élaborées à partir d'un bloc de silicium cristallisé en forme de cristaux multiples. Elles ont un rendement de 11 à 15%, mais leur coût de production est moins élevé que les cellules monocristallines. Elles sont de formes rectangulaires, de couleur bleu foncé et on y voit des reflets.

Les cellules amorphes

Les cellules amorphes sont produites à partir d'un "gaz de silicium", qui est projeté sur du verre, du plastique souple ou du métal. C'est la cellule des calculatrices et des montres dites « solaires », car ce type de cellule est bon marché et la technologie est utilisable sur de nombreux supports, notamment des supports souples. Le problème est que son rendement est 2 à 3 fois plus faible que celui des cellules monocristallines. On la reconnait à sa couleur grise.

 

L'effet photovoltaïque :

Les cellules des panneaux photovoltaïques utilisés de nos jours sont composées de deux couches. La couche supérieure est chargée négativement.  On a alors un excédant d'électrons dû au dopage du silicium par des atomes de Phosphore. La couche est appelée semi-conducteur de type "N".

La couche inférieure est quant à elle chargée positivement. Il lui manque donc des électrons appelés "trous" dûs au dopage avec des atomes comme le Bore. Elle est appelée semi-conducteur de type "P".

 La mise en contact des deux couches crée une jonction P/N (figure 1).Les électrons présents en trop dans la zone N ont tendance à se déplacer vers la zone P et inversement pour les trous.(figure 2).  La partie de la zone P proche de la jonction a alors tendance à devenir négative tandis que la partie de la zone N proche de la jonction se charge positivement (figure 3). Il se crée alors une tension au niveau de la jonction qui repousse les électrons et les trous aux extrémités opposées des deux zones(figure 4). On obtient alors une tension électrique qui engendre un courant électrique.

Lorsque les photons de la lumière atteignent les cellules photovoltaïques, ils créent des paires électrons-trous qui font que le cycle recommence.

 

 

 

 

 

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