Nous utilisons ou profitons au quotidien de l’électricité photovoltaïque des panneaux solaires. Mais l’histoire de cette technologie issue de l’énergie renouvelable est moins connue du grand public. Voici quelques éléments pour vous éclairer sur qui a inventé les cellules photovoltaïques à travers le fonctionnement d’un système photovoltaïque.
L’histoire de l’invention des cellules photovoltaïques
Nous sommes au XXIe siècle, en 1839. Le physicien français Antoine Becquerel et son fils Edmond sont sur le point de faire une découverte capitale dans l’histoire des énergies renouvelables. Après avoir constaté qu’une combinaison d’éléments semi-conducteurs comme le silicium amorphe générait une tension électrice sous action de la lumière, ils donnent naissance au principe de l’effet photoélectrique. Plus simplement, il s’agit de transformer directement l’énergie produite par la lumière en électricité.
C’est plus tard en 1883 que sera fabriquée la première cellule solaire en matériaux semi-conducteurs par Charles Frits. Son rendement, ne dépassant pas 1 %, peut paraître dérisoire, d’autant qu’elle nécessitait l’exploitation d’or et de sélénium, matériaux que l’on sait onéreux.
Les cellules photovoltaïques dans les années 1900
Il faudra attendre 1913 et le dépôt du premier brevet pour une cellule photovoltaïque par le physicien américain William Coblence. Hélas, cette technologie, qui convertit l’énergie solaire en électricité ne fonctionnera jamais. Trois ans plus tard, Robert Millikan est le premier à produire de l’électricité avec une cellule solaire.
Jusqu’en 1954, la recherche et la technologie vont stagner, notamment à cause des faibles rendements des cellules. Ce sont alors Gerald Pearson, Darryl Chapin et Calvin Fuller pour les laboratoires Bell qui réussissent à obtenir un rendement de 6 %.
Les cellules photovoltaïques dans les années 60
En 1958 en pleine conquête de l’espace, les émetteurs radio du satellite Vanguard 1 sont alimentés par des cellules photovoltaïques. Elles produisaient un rendement de 9 % et ont fait date dans les premières applications concrètes et réelles de l’énergie de panneaux solaires.
La deuxième moitié du siècle verra l’essor du photovoltaïque avec l’alimentation électrique issue de panneaux solaires de lieux isolés qui ne permettent pas une installation de lignes électriques.
Depuis et encore aujourd’hui, l’exploitation de l’énergie solaire ne faiblit pas et au contraire, la recherche se concentre sur l’amélioration et l’exploitation de nouveaux matériaux, structures dans le but d’augmenter l’efficacité, diminuer les coûts de fabrication et d’exploitation et diversifier les applications à la vie courante de l’énergie photovoltaïque.
C’est toutefois le silicium qui est actuellement le matériau le plus utilisé pour fabriquer les cellules photovoltaïques. Il se décline sous trois formes :
- le silicium amorphe ;
- le silicium monocristallin ;
- le silicium polycristallin.
De la même façon, il existe trois types de cellules photovoltaïques différents :
- la cellule photovoltaïque tandem ;
- la cellule photovoltaïque organique ;
- la cellule photovoltaïque multijonction.
L’énergie solaire est donc en plein essor et même, dans certains pays, une priorité. Des centrales solaires qui pourront bientôt fonctionner la nuit sont en cours d’étude et de construction, l’incitation à l’installation de panneaux photovoltaïques incitent particuliers et collectivités à investir dans cette énergie renouvelable et participe à la sobriété énergétique.
La fabrication de panneaux photovoltaïque
Même si plusieurs procédés sont utilisés pour la fabrication de panneaux photovoltaïque utilisant la lumière du soleil, la technologie en couche mince est la plus répandue pour la production de ses cellules et modules photovoltaïques grâce au silicium amorphe, ou silicium en couche mince, simple jonction.
L’innovation et les inventions en matière de cellules photovoltaïques ont encore de beaux jours devant elles.
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