L'énergie photovoltaïque

Le coeur de l'installation LUXOL réside dans les cellules en silicium cristallin qui grâce à l'effet photovoltaïque produisent de l'électricité à partir des rayons du soleil.

Définition de l'effet photovoltaïque

Alexandre Edmond Becquerel

Le terme « photovoltaïque » est composé du mot de grec ancien « photos » (lumière) et du nom du physicien italien Alessandro Volta, inventeur de la pile électrique, qui donna son nom au Volt (unité de mesure de la tension électrique).

L'effet photovoltaïque désigne la capacité qu'ont certains matériaux, tels que le silicium, à convertir l'énergie contenue dans le rayonnement solaire en électricité.

Cet effet a été découvert en 1839 par le français Alexandre Edmond Becquerel.

 

Energie photovoltaïque : la technique

Une cellule photovoltaïque génère de l'électricité lorsqu'elle est exposée à la lumière. L'électricité produite est fonction de l'intensité de l'éclairement. La cellule photovoltaïque produit un courant continu.

Les cellules photovoltaïques les plus répandues sont constituées de semi-conducteurs, principalement à base de silicium.

Les cellules sont souvent réunies dans des modules solaires photovoltaïques ou panneaux solaires.

Un exemple de cellule photovoltaïque : la cellule en silicium cristallin.

Schéma d'une cellule photovoltaïque en silicium monocristallin

Le cœur d'une celulle photovoltaïque est constitué d'une jonction P-N :

Schéma d'explication d'une cellule photovoltaïque

Une jonction P-N résulte de la mise en contact de deux matériaux semi-conducteurs, l'un dopé N dans lequel les électrons sont excédentaires, l'autre dopé P où les trous sont excédentaires.
À l'interface entre le matériau dopé N et le matériau dopé P, il y a migration d'une partie des électrons excédentaires de la zone N vers la zone P.
La recombinaison locale des charges entraîne la formation d'une différence de potentiel au niveau de l'interface qui bloque la suite du phénomène de migration des électrons. Une jonction P-N a été réalisée.

L'effet photovoltaïque est à la source du courant produit par une cellule photovoltaïque :

Schéma de fonctionnement d'une cellule photovoltaïque

L'absorption d'un photon (grain de lumière) dans le matériau semi-conducteur entraîne la formation d'une paire électron-trou.

L'électron et le trou sont séparés sous l'effet de la différence de potentiel dans la jonction. Si on ferme le circuit par une charge (ampoule, etc...), un courant électrique circule.


La tension électrique fournie par une cellule en silicium cristallin est de l'ordre de 0,5 Volts. Pour obtenir des tensions plus élevées, on dispose plusieurs cellules en série.