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Panneaux solaires

Comment fonctionnent les cellules photovoltaïques ?

Vous êtes-vous jamais demandé comment fonctionne la technologie photovoltaïque ? Par quel mystère votre maison peut-elle produire de l’électricité à l’aide des rayons du soleil ? Contrairement à ce qu'on pense généralement, c'est bien grâce à la lumière solaire et non grâce à la chaleur que les cellules photovoltaïques produisent de l'énergie.

 cellule photovoltaique

On distingue trois étapes dans la production de l'électricité par les cellules photovoltaqiues.

La captation de la lumière

Les photons viennent heurter les couches supérieures des cellules photovoltaïques (schéma 1). Pour obtenir une absorption maximum en évitant la réverbération, les panneaux sont de couleur sombre (le noir étant la couleur absorbant le plus de lumière) et les cellules de captation sont protégées par un matériau transparent comme le verre pour laisser passer un maximum de lumière. Certains panneaux sont constitués de plusieurs couches de matériaux qui sont chacune sensibles à des ondes différentes, optimalisant ainsi la captation d'énergie.

photovoltaique1          

La création du courant électrique

En atteignant les cellules photovoltaïques, les photons vont transférer leur énergie aux électrons. Cette accumulation de charges électriques négatives créé une différence de potentiel à la jonction entre les deux plaques (schéma 2). Les électrons vont se mouvoir entre les surfaces supérieures et inférieures (positives et négatives) de la plaquette au cœur de la cellule photovoltaïque. C'est cette circulation des électrons qui crée le courant électrique (schéma 3). Celui-ci se déplace dans un seul sens (du négatif vers le positif) comme dans le cas des bornes d'une pile, et l'électricité est donc dite "à courant continu".

photovoltaique2          photovoltaique3

La récupération de l'électricité

L'électricité est ensuite "récupérée" grâce à un matériau semi-conducteur. Actuellement, on utilise le plus souvent du silicium, issu de la silice contenue dans le sable et présentant donc l'avantage d'être à la fois abondant et bon marché. D'autres matériaux comme le gallium présentent de meilleures possibilités en termes de performances mais sont beaucoup plus chers.

Le courant continu ainsi créé est converti ensuite en courant alternatif par des boîtiers spécifiques, les onduleurs, pour alimenter les équipements fonctionnant à l'électricité de la maison ou de l'entreprise.

A ce stade, la consommation de l'électricité peut s'effectuer de deux manières différentes : soit après stockage dans des batteries si le consommateur dispose d'un site isolé ou veut être totalement autonome, soit après passage par des compteurs si le bâtiment est raccordé à un réseau de distribution d'électricité.

 

 


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