Le Photovoltaïque - Comment ça marche?



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Historique et mode de fonctionnement

schama - photonsLe processus photovoltaïque consiste en la transformation du rayonnement solaire en électricité. Il ne doit pas être confondu avec le solaire thermique, qui consiste à chauffer de l'eau au moyen du rayonnement solaire.

Découvert en 1839 par Antoine Becquerel, le phénomène de transformation de la lumière du soleil en électricité s’appelle l’effet photoélectrique.

Albert Einstein a finalement expliqué le phénomène, ce qui lui a valu la notoriété et le prix Nobel en 1922.

En résumé le processus fonctionne de la manière suivante:

• Une cellule photovoltaïque est composée de deux couches de matériaux semi-conducteurs (silicium) dopés de type P (manque d’électrons) et de type N (excès d’électrons) dont la jonction P-N permet la circulation des électrons excédentaires de la couche N vers la couche P.

• Le dopage d’un semi-conducteur consiste à lui ajouter des impuretés c’est à dire des éléments ayant un nombre d’électrons de valence différent. L’ajout de phosphore au silicium se traduit par un excès d’électrons, et donne un semi-conducteur de type N (chargé négativement). L’ajout d’aluminium ou de bore se traduit par un défaut d’électrons, formant donc un semi-conducteur de type P (chargé positivement).

• Lorsque les photons touchent la couche supérieure (dopée N), ils transmettent leur énergie aux électrons en excès et les libèrent plus facilement que dans du silicium non dopé. Le déplacement de ces électrons libres, dû à la transmission d’énergie des photons, résulte en production d’électricité.


Les rayons lumineux du soleil mettent donc en mouvement les électrons dans les cellules solaires photovoltaïques et le déplacement de ces porteurs de charge crée un courant continu, recueilli par les contacteurs qui sont appliqués sur les cellules.

Le soleil irradie en permanence la terre avec une puissance maximum de 1000 watt/m2, ce qui sur une année représente l'équivalent énergétique d'un baril de pétrole! Dans la réalité, cette irradiation est souvent en dessous de 1000 watt/m2 entre autre en fonction des nuages, de l’ombre, de l’orientation et la position géographique.

L'électricité crée par les cellules solaires est récupérée sous forme de courant continu et on l’utilise ou on le transforme en courant alternatif au moyen d’un onduleur auquel les panneaux sont reliés. On peut alors utiliser le courant alternatif produit, mais en pratique on l’injecte dans le réseau, qui joue le rôle de 'stockage' de l'électricité.


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