Une cellule photovoltaïque est un composé électronique qui va permettre la conversion directe de la lumière en électricité au niveau atomique. C’est le physicien français Edmund Bequerel qui a fait la découverte, selon laquelle des matériaux peuvent produire une quantité infime de courant électrique lorsqu’ils sont exposés à la lumière du soleil. Mais quel est le mode de fonctionnement de la cellule photovoltaïque ?
Les modalités de fonctionnement de base d’une cellule photovoltaïque
Il faut rappeler qu’une cellule photovoltaïque est par définition un appareil électronique qui sert à capter la lumière du soleil et la transforme directement en électricité. Il a une forme octogonale et est de couleur noire. Quant à la taille, elle ressemble à la paume d’un adulte.
Elle peut être regroupée pour former ensuite des unités plus grandes appelées modules solaires. Ce dernier peut être à son tour couplé à des unités encore plus grandes appelé panneaux solaires. Mais on peut leur faire une découpe pour alimenter de petits gadgets comme les petits appareils de type montres numériques.
Une cellule solaire va absorber les photons énergétiques du soleil et les convertit en un flux d’électrons, c’est-à-dire en courant électrique. Chaque cellule va donc générer quelques volts d’électricité, le travail d’un panneau solaire est donc de combiner l’énergie produite par de nombreuses cellules pour produire une quantité utile de courant électrique et de tension.
Il est important de savoir que la plupart des cellules photovoltaïques d’aujourd’hui sont fabriquées à partir de tranches de silicium. En effet, lorsque la lumière du soleil brille sur une cellule solaire, l’énergie qu’elle transporte projette des électrons hors du silicium.
Les différents types de cellules photovoltaïques
Il existe plusieurs types de cellules photovoltaïques faits à partir du silicium.
Les cellules photovoltaïques à bases de silicium cristallin
Le silicium est extrait de la silice qui prend la forme de quartz. Le silicium constitue une grande majorité des cellules vendues sur marché des cellules photovoltaïques malgré leur rendement moyen pour la production d’électricité. Toutefois, il est facile à produire et son rendement peut facilement atteindre les 22 %. Jusqu’a aujourd’hui, son prix reste le plus compétitif du marché.
Les cellules photovoltaïques en couche mince
En matière de cellule photovoltaïque, il est possible de ne pas couper le silicium en fines plaquettes, mais de choisir de déposer des matériaux semi-conducteurs en couches ayant une épaisseur de quelques microns.
Le tellurure de cadmium composé de cuivre, ou de sélénium peut être utilisé. Dans ce cas, le rendement est proche du silicium. Ce composant est le plus souvent utilisé dans les petites calculatrices.
Les cellules photovoltaïques organiques
Quant aux cellules photovoltaïques organiques, ils sont faits à partir de la chimie organique contrairement aux autres basés sur les semi-conducteurs minéraux. Malgré leur rendement très faible, ils ont un coût de production très bas. Dans cette catégorie, il existe des cellules à pigments photosensibles d’origine végétale.
Les cellules photovoltaïques pérovskites
Avec le développement des recherches, les pérovskites sont un nouveau type de photovoltaïques qui a fait leur apparition. Ils ont la particularité d’être conçus à partir d’un matériau hybride avec une partie organique et une partie inorganique.
Malgré quelques problèmes de production au niveau industriel, ils ont l’avantage d’avoir un meilleur rendement, d’être plus souples et surtout d’être plus faciles à utiliser pour réaliser de grands revêtements de cellules photovoltaïques.
