Pour répondre aux besoins en électricité de la population, plusieurs pays optent aujourd’hui pour l’exploitation de l’énergie solaire.
Découvertes dans les années 1800 et développées dans les années 50, les cellules photovoltaïques sont utilisées dans de nombreux procédés. Ce composant est présent dans la majorité des panneaux solaires mis sur le marché. Voici tout ce que vous devez savoir sur la composition des cellules photovoltaïques et sur le processus de conversion de la lumière en électricité.
Les cellules photovoltaïques, kézako ?
Les cellules photovoltaïques, également appelées cellules solaires, sont des composants électroniques. Elles ont pour fonction de capter la lumière du soleil afin de la transformer en électricité. Ces éléments sous forme de fine plaque constituent les panneaux solaires. Il faut noter que le courant produit par ces cellules est de type continu, nécessitant une transformation en alternatif.
Types et utilisations
Selon le matériau utilisé, il existe 3 types de cellules solaires ou cellules photovoltaïques :
- En silicium monocristallin : fréquemment utilisée pour l’alimentation en électricité d’une habitation, la cellule photovoltaïque en silicium monocristallin est de couleur foncée et a un rendement compris en 15 et 25%.
- En silicium polycristallin : habituellement utilisée pour l’alimentation en électricité des industries, cette cellule de couleur bleue a un rendement inférieur à celui en silicium monocristallin. Son rendement est compris entre 13 et 17%.
- En silicium amorphe : elle est utilisée pour l’alimentation en électricité des appareils avec une faible puissance. Son rendement se situe entre 5 et 10%.
L’efficacité des cellules solaires dépend fortement de sa confection et de sa composante. Le choix se fait en fonction de son utilisation. Pour un besoin élevé en électricité, l’idéal est d’opter pour des panneaux solaires à cellules photovoltaïques en silicium monocristallin.
Fonctionnement
Bien évidemment, les cellules photovoltaïques ont besoin de rayons solaires pour fonctionner. Outre l’énergie lumineuse, ces éléments nécessitent également l’utilisation du matériau semi-conducteur. Ce matériau produit l’effet photovoltaïque et transmet l’énergie afin de créer l’électricité.
Durée de vie
Les cellules photovoltaïques ont une durée de vie moyenne allant de 25 à 30 ans. Leur longévité dépend fortement de leur entretien. Au fil du temps, ils perdent en rendement électrique. Pour plus de longévité, son entretien est primordial. Vous pouvez par exemple nettoyer régulièrement vos panneaux photovoltaïques à l’eau tiède déminéralisée.
Puissance
La puissance des cellules solaires dépend du matériau conducteur choisi. Celles en silicium monocristallin sont les plus performantes et les plus puissantes. Les cellules photovoltaïques en silicium monocristallin captent les rayons solaires et la lumière.
Les différentes composantes des cellules photovoltaïques
Ces composants sont essentiels au bon fonctionnement des cellules photovoltaïques :
- Matériau semi-conducteur : ajouté de dopants comme le phosphore ou le bore, le silicium est le matériau semi-conducteur qui permet au courant de passer. La cellule photovoltaïque est composée de deux couches bien distinctes, la couche N et la couche P. C’est dans ces deux couches que les atomes différents du silicium sont ajoutés.
- Deux contacts métalliques : posés sur les deux faces de la cellule, ces contacts métalliques la relient à un circuit électrique.
- Couche antireflet : cette couche protège la cellule photovoltaïque en l’aidant à diminuer les pertes de lumière.
- Couche encapsulante : cette couche protège la cellule photovoltaïque de l’humidité et des chocs.
Le processus de conversion de la lumière en électricité
La conversion de la lumière en électricité est un processus qui consiste à transformer l’énergie solaire en énergie électrique. Elle se repose sur deux effets bien distincts : l’effet photoélectrique et l’effet photovoltaïque.
- L’effet photoélectrique est le procédé par lequel un matériau émet des électrons lorsqu’il est exposé au soleil, à la lumière.
- L’effet photovoltaïque est le procédé par lequel un matériau produit une tension électrique lorsqu’il est exposé au soleil, à la lumière.
Le processus de conversion de la lumière en électricité peut se faire par différents procédés comme le procédé thermodynamique, la géothermie et le procédé photovoltaïque. Le plus courant de ces procédés est sans doute le procédé photovoltaïque.
Le procédé photovoltaïque s’effectue en passant par 3 étapes bien distinctes. Le tout par le biais des cellules photovoltaïques, l’énergie solaire, cette source d’énergie gratuite et l’effet photovoltaïque sur les panneaux solaires.
- L’absorption de la lumière
La première étape de conversion de la lumière en électricité est l’absorption de la lumière. Une fois les cellules photovoltaïques exposées au soleil, les particules de lumière ou photons vont transférer leur énergie aux électrons du silicium. Le phénomène d’absorption de la lumière se produit lorsque l’énergie des particules de lumière est bien transférée au matériau pour qu’il puisse le transformer en électricité. Les électrons libérés laissent des trous.
- Le déplacement des électrons et la séparation des charges
L’absorption de la lumière fait place à des électrons qui se déplacent vers d’autres noyaux afin de créer l’électricité. Les électrons et les trous vont être séparés pour faire place à une différence de potentiel électrique entre les couches N et P.
- La production d’électricité
Lorsque la cellule photovoltaïque est reliée à une charge électrique, il y a création de circuit fermé et les charges électriques vont circuler. Les électrons vont par la suite laisser la couche N pour rejoindre la couche P. Le courant électrique continu dans le circuit est créé. Lorsque le courant continu est créé, il suffit de le convertir en courant alternatif.
En conclusion, les cellules photovoltaïques sont des composants permettant la conversion directe de l’énergie solaire en électricité. Ce phénomène se produit par l’intermédiaire de l’effet photoélectrique et de l’effet photovoltaïque. Lorsque les cellules sont exposées à la lumière, un courant électrique se produit. Les cellules photovoltaïques permettent de bénéficier d’avantages incomparables comme la propreté, le silence et le fait de diversifier le mix énergétique.
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