Nous connaissons tous la fonction d’un panneau photovoltaïque : produire de l’électricité à partir de la lumière du soleil. Mais nous ignorons souvent comment le panneau fait exactement pour transformer de l’énergie solaire, en énergie électrique.
Nous vous expliquons ici l’effet photovoltaïque.
Qu’est-ce que l’effet photovoltaïque ?
L’effet photovoltaïque a été découvert en 1839 par le français Edmond Becquerel.
Pour vous l’expliquer, nous allons reprendre quelques bases de physique.
En effet, si nous prenons deux couches de matériaux, l’une chargée positivement, l’autre négativement, cela va induire une instabilité au niveau des atomes qui les composent.
Il ne manque alors plus qu’une petite impulsion pour créer du mouvement parmi les électrons, et ainsi créer un courant électrique. Et cette impulsion, elle nous est donnée par l’énergie solaire.
Lorsqu'un photon (une particule de lumière) frappe un matériau semi-conducteur (silicium du panneau solaire), il libère un électron dans ce matériau. Cet électron libéré se met à circuler, créant ainsi un courant électrique.
Le panneau se comporte alors comme une pile, et les électrons se mettent à circuler entre les deux pôles, créant ainsi un courant électrique.
C’est cela que l’on appelle l’effet photovoltaïque.
La structure d'une cellule photovoltaïque
Une cellule photovoltaïque est constituée de deux couches de semi-conducteur :
- Une couche de type N : Elle possède un excès d'électrons.
- Une couche de type P : Elle possède un déficit d'électrons (appelés trous).
À la jonction de ces deux couches, se crée une zone dépourvue de charges libres, appelée zone de charge d'espace. C'est dans cette zone que se produit le processus de fabrication de l’électricité : lorsque les photons frappent la cellule, ils créent des paires électron-trou qui sont séparées par le champ électrique de la zone de charge d'espace.
Les électrons sont ainsi collectés sur une électrode, tandis que les trous sont collectés sur l'autre, créant ainsi un courant électrique continu.
Attention : le courant continu n’est pas consommable par l’habitation, il faut le transformer en courant alternatif.
Comment passer du courant continu au courant alternatif ?
Pour utiliser le courant fabriqué par les panneaux solaires dans nos foyers, il doit être converti en courant alternatif grâce à un onduleur (de type micro-onduleurs ou onduleur centralisé).
Pour vous détailler le processus de transformation du courant continu en courant alternatif :
- Absorption de la lumière : Les photons du soleil frappent la cellule photovoltaïque.
- Création de paires électron-trou : Les photons libèrent des électrons, créant ainsi des paires électron-trou dans le panneau photovoltaïque.
- Séparation des charges : Le champ électrique de la zone de charge d'espace sépare les électrons et les trous.
- Création d'un courant continu : Les électrons circulent à travers un circuit externe, créant ainsi un courant électrique continu.
- Conversion en courant alternatif : L'onduleur transforme le courant continu en courant alternatif utilisable par l’habitation.
Maintenant, vous savez tout sur le fonctionnement d’un panneau photovoltaïque !
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