L’effet Photovoltaïque

L’effet photovoltaïque est un phénomène physique propre à certains matériaux appelés semi-conducteurs qui produisent de l’électricité lorsqu’ils sont exposés à la lumière.

 

Le plus connu d’entre eux est le silicium cristallin qui est utilisé aujourd’hui par 90% des panneaux produits dans le monde, mais il existe de nombreuses autres technologies déjà industrialisées comme les couches minces ou en phase de recherche.

Principe de l’effet photovoltaïque

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L’effet photovoltaïque
source : Hespul
  1. Les « grains de lumière »- les photons – heurtent la surface du matériau photovoltaïque disposé en cellules ou en couche mince.
  2. Ils transfèrent leur énergie aux électrons qui gravitent autour des atomes dont est formé le matériau. C’est l’effet photoélectrique. Du fait de l’énergie qu’ils gagnent, les électrons « s’excitent ». Ils reviennent généralement à l’état d’équilibre – leur niveau initial – en libérant l’énergie des photons sous forme de chaleur : le matériau chauffe au soleil.
  3. Mais il est aussi possible de récupérer cette énergie sous forme électrique. L’électron excité forme avec le « trou » qu’il laisse au niveau inférieur une paire « électron-trou ». Les électrons et les trous sont de charges de signes opposés (-q ; +q). Les cellules photovoltaïques sont des jonctions PN, faites en associant un semi-conducteur de type n avec un semi-conducteur de type p, comme le silicium dopé phosphore et le silicium dopé bore. Soumises à un champ électrique dans une jonction PN branchée sur un circuit extérieur, les paires électrons-trou vont se séparer et les électrons excités vont se mettre en mouvement dans une direction particulière : un courant électrique est créé.
  4. Le courant électrique continu qui se crée est alors recueilli par des fils métalliques très fins connectés les uns aux autres et acheminé à la cellule suivante.
  5. Le courant s’additionne en passant d’une cellule à l’autre jusqu’aux bornes de connexion du panneau, et il peut ensuite s’additionner à celui des autres panneaux raccordés en « champs »

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