Lors du choix d’un panneau photovoltaïque, vous allez devoir vous intéresser aux composants internes. Une cellule photovoltaïque est un élément qui produit de l’électricité grâce aux rayons du soleil. Nous avons conçu ce guide pour vous expliquer comment fonctionne une cellule photovoltaïque ainsi que ses caractéristiques au sein de votre installation de panneaux solaires.
Les différents types de cellules photovoltaïques
Les cellules photovoltaïques sont classées en trois grands types. De récentes recherches ont permis de découvrir une nouvelle cellule photovoltaïque. On distingue donc plusieurs types de cellules photovoltaïques : les cellules au silicium cristallin, les cellules organiques, les cellules en couches minces et les pérovskites découvertes récemment.
Les cellules photovoltaïques en silicium cristallin
Les cellules photovoltaïques en silicium cristallin sont les plus retrouvées sur le marché du photovoltaïque. Elles représentent près de 95 % du marché. Cela explique l’abondance de cette cellule photovoltaïque sur le marché. De plus, c’est une cellule dont la fabrication est de plus en plus simple, nous vous conseillons d’ailleurs la lecture de Comment souder une cellule photovoltaïque ?. Pour atteindre un meilleur rendement de votre cellule photovoltaïque, on fond le silicium puis on le reconstitue en un grand monocristallin. Les cellules photovoltaïques en silicium ont des prix accessibles.
Les cellules photovoltaïques organiques
Les cellules photovoltaïques organiques sont fabriquées par chimie organique. Ces cellules sont créées sur des polymères ou des molécules provenant de la chimie organique. La fabrication des cellules organiques est assez différente de celles en silicium cristallin. Ils ont un rendement très faible comparativement aux cellules cristallines. Un exemple de cellules organiques est la cellule à pigment photosensible. Elle est fabriquée grâce à la photosynthèse végétale.
Les cellules photovoltaïques en couches minces
Ces cellules photovoltaïques sont créées en utilisant des roches à l’instar des cellules photovoltaïques en silicium cristallin. Elles sont obtenues grâce à un dépôt en couches d’une épaisseur de quelques microns de matériaux semi-conducteurs sur un fond. Généralement, on utilise du tellurure de cadmium, du cuivre, du gallium, de l’indium ou du sélénium. On peut également utiliser du silicium en couches minces sous forme non cristallisée pour fabriquer des cellules photovoltaïques en couches minces. On retrouve plus ces cellules dans plusieurs technologies et moins dans le photovoltaïque. Les petites calculatrices, par exemple, fonctionnent grâce aux cellules photovoltaïques minces.
Les pérovskites
Les pérovskites sont des cellules photovoltaïques fabriquées sur du matériau avec deux parties : une partie organique et une partie ionique. Le rendement de ces cellules est en constante évolution. Il atteint déjà presque celui des cellules organiques. Plusieurs recherches et expériences sont en train d’être élaborées afin de pouvoir les industrialiser. Les pérovskites ont de nombreux avantages. Leur coût de fabrication est abordable, elles sont légères et souples et elles peuvent être adaptées pour de grands revêtements. Dans quelques années, les pérovskites pourraient devenir les cellules les plus utilisées dans le photovoltaïque.
Découvrons maintenant comment fonctionne plus précisément une cellule photovoltaïque.
Comment fonctionne une cellule photovoltaïque
Les cellules photovoltaïques ont été fabriquées grâce à de nombreuses recherches aux objectifs divers dont un bon rendement et une puissance fiable (à ce sujet, découvrez notre article : Comment calculer la puissance d’une cellule photovoltaïque ?) fonctionnent grâce à un flux d’électrons, les propriétés semi-conductrices de la cellule et les photons. Les photons encore appelés grains de lumières sont des particules élémentaires dont le rôle est de transporter l’énergie solaire. Ils peuvent atteindre une vitesse de 3 000 000 km/s pendant leur manœuvre. Le mouvement d’un flux d’électron est créé par la rencontre brusque des photons et des propriétés semi-conducteurs de la cellule.
En effet, lorsque les photons percutent un élément semi-conducteur comme le silicium, des électrons sont arrachés. Ces électrons proviennent des atomes qui constituent le cilice électrons sont arrachés. Ces électrons proviennent des atomes qui constituent l’élément semi-conducteur : (le silicium pour cet exemple). Les électrons arrachés se mettent alors en mouvement à la recherche d’autres atomes sur lesquels se placer.
C’est grâce à ce fonctionnement de base que les cellules photovoltaïques produisent de l’électricité. Pour qu’il y ait production d’électricité, il faut s’assurer que les électrons vont tous dans le même sens et que la cellule a donc la bonne position. On associera alors deux types de silicium. Une face sera opposée au soleil et sera dopée avec des atomes de phosphores.
L’autre face le sera avec des atomes de bore. Les atomes de bore contiennent moins d’électrons que ceux du phosphore et cette association permet d’obtenir le même fonctionnement qu’une pile. Les deux faces deviennent donc des bornes. La partie opposée au soleil devient la borne négative et l’autre, la borne positive créant ainsi un champ électrique. A ce sujet, nous vous conseillons nos articles : Quelle est la tension d’une cellule photovoltaïque ? et Comment tester une cellule photovoltaïque ?
Lorsque les photons frappent le silicium, les électrons arrachés vont se diriger vers un même endroit à la recherche de trous sur lesquels se poser. : la zone négative. Grâce aux champs électriques, les trous sur lesquels les électrons devraient se poser iront vers la zone positive. Cela permet d’empêcher les électrons de se poser sur de nouveaux atomes. Ils sont alors récupérés par des contacts électriques présents sur l’étendue des deux zones. Ils sont ensuite redirigés dans le circuit extérieur sous la forme d’électricité.
À lire également
