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Le photovoltaïque, comment ça marche concrètement?

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L’énergie solaire photovoltaïque est une énergie inépuisable qui produit de l’électricité par transformation du rayonnement solaire. Le panneau solaire est un regroupement de cellules photovoltaïques.

Le rôle de la lumière

Une cellule photovoltaïque est constituée principalement de silicium dans lequel on intègre du Cadmium pour créer un matériaux semi conducteur. Ce sont les photons (particule lumineuse) du soleil qui sont transformés en énergie électrique lorsqu’ils arrivent sur la cellule.

Exposée à la lumière solaire, chaque cellule photovoltaïque absorbe l'énergie des photons lumineux (particules composant le rayonnement solaire). Ceux-ci mettent alors en mouvement des électrons qui sont happés par un champ électrique interne. Les électrons collectés à la surface de la cellule génèrent un courant électrique continu qui sera ensuite transformé en courant alternatif par l’onduleur afin d’être réinjecté dans le réseau de distribution.
 

 

Avec plus de détails....

La lumière du soleil se compose de photons contenant une énergie correspondant aux différentes longueurs d'onde du spectre solaire. Quand un photon heurte une cellule photovoltaïque, son énergie peut être transférée à un électron dans le matériau semi-conducteur de la cellule. Avec cette énergie supplémentaire, l'électron peut alors s'échapper de sa position normale dans l'atome créant un « trou », qui deviendra une partie d'un courant dans un circuit électrique. C’est ce qu’on appelle la paire électron-trou.

Une cellule photovoltaïque est une diode, formée de deux couches de matériaux de semi-conducteur dopées** de sorte que l'une conduise les charges négatives et l’autre, les charges positives. Ce phénomène crée un champ électrique permanent dans la cellule. Cette création d’une tension électrique par absorption d’un photon dans un semi-conducteur est l’effet photovoltaïque découvert par Alexandre Edmond Becquerel en 1839

Grâce à cet effet diode et lorsque la paire électron-trou a été créée, les charges négatives vont être séparées des charges positives. Il se crée donc une différence de potentiel entre les couches N et P de la cellule. Un courant circule si une résistance (ampoule par exemple) est placée entre ces contacts.

** Pour doper un semi-conducteur, on introduit des impuretés dans la structure du semi-conducteur, qui vont créer un surplus de charges positives (couche P du semi-conducteur) ou négatives (couche N du semi-conducteur). Lorsque l’on effectue deux dopages différents (type N et type P) de part et d’autre de la cellule, il en résulte un champ électrique constant créé par la présence d’ions fixes positifs et négatifs. Le champ électrique permet aux électrons de circuler uniquement dans une seule direction, on parle alors de diode photoélectrique.

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