Comment fonctionne une cellule photovoltaïque

Vous avez probablement déjà vu des panneaux solaires sur les toits de votre quartier, mais savez-vous comment ils fonctionnent pour produire de l’électricité ? Dans cet article, nous allons voir ce qu’est une cellule solaire photovoltaïque, c’est-à-dire la technologie qui se trouve derrière un panneau solaire et qui permet de créer de l’énergie à partir du soleil.
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Les cellules solaires produisent de l’énergie en trois étapes
Une cellule solaire photovoltaïque (PV) transforme la lumière du soleil en électricité utilisable en trois étapes générales :
• La lumière est absorbée et libère des électrons
• Les électrons libres circulent, créant un courant
• Le courant est capté et transféré à des fils
L’effet photovoltaïque est un processus compliqué, mais ces trois étapes constituent le moyen de base pour que l’énergie du soleil soit convertie en électricité par les cellules solaires.
Les cellules solaires photovoltaïques sont les éléments de base des panneaux solaires
Un panneau solaire est composé de six éléments différents, mais le plus important est sans doute la cellule photovoltaïque, qui produit en fait de l’électricité. La conversion de la lumière du soleil en énergie électrique par une cellule solaire est appelée « effet photovoltaïque », d’où l’appellation « photovoltaïque » donnée aux cellules solaires.

Cellule photovoltaïque

Une cellule solaire photovoltaïque typique. Un panneau solaire typique pour votre maison est composé de 60 cellules photovoltaïques.
Les cellules photovoltaïques solaires produisent de l’électricité en absorbant la lumière du soleil et en utilisant cette énergie lumineuse pour créer un courant électrique. Un seul panneau solaire contient plusieurs cellules photovoltaïques, et le courant créé par toutes les cellules ensemble permet de produire suffisamment d’électricité pour alimenter votre maison. Un panneau standard utilisé dans un système résidentiel sur le toit comporte 60 cellules reliées entre elles. Les installations solaires commerciales utilisent souvent des panneaux plus grands comportant 72 cellules photovoltaïques ou plus.
Types de cellules solaires : monocristallines et polycristallines
Il existe deux principaux types de cellules solaires utilisées aujourd’hui : monocristallines et polycristallines. Bien qu’il existe d’autres moyens de fabriquer des cellules solaires (par exemple, des cellules à couche mince ou des cellules organiques), les cellules solaires monocristallines et polycristallines sont de loin les options résidentielles et commerciales les plus courantes.
Une cellule solaire monocristalline est fabriquée à partir d’un monocristal de l’élément silicium. En revanche, les cellules polycristallines sont fabriquées en faisant fondre ensemble de nombreux tessons de cristaux de silicium. Il en résulte deux différences essentielles entre les cellules mono- et poly-cristallines. En termes de rendement, les cellules solaires monocristallines sont généralement plus performantes que leurs homologues polycristallines.
Cela est dû à l’utilisation d’un seul cristal de silicium aligné, ce qui facilite la circulation des électrons générés par l’effet photovoltaïque. Les cellules polycristallines ont des tessons de silicium alignés dans de nombreuses directions différentes, ce qui rend la circulation de l’électricité légèrement plus difficile. Cependant, les panneaux solaires fabriqués avec des cellules polycristallines sont généralement moins chers que les options monocristallines. En effet, le processus de fabrication d’une cellule polycristalline est plus simple et nécessite moins de procédés spécialisés.

Comment une cellule solaire photovoltaïque produit-elle de l’électricité ?

Les cellules photovoltaïques, par l’effet photovoltaïque, absorbent la lumière du soleil et produisent de l’électricité en continu. Ce processus varie selon le type de technologie solaire, mais il existe quelques étapes communes à toutes les cellules solaires photovoltaïques.

Étape 1 : La lumière est absorbée par la cellule photovoltaïque et libère des électrons

Tout d’abord, la lumière frappe une cellule photovoltaïque et est absorbée par le matériau semi-conducteur dont elle est faite (généralement du silicium). Cette énergie lumineuse entrante provoque le détachement des électrons du silicium, qui deviendront finalement l’électricité solaire que vous pourrez utiliser dans votre maison.

Étape 2 : Les électrons commencent à circuler, créant ainsi un courant électrique

Deux couches de silicium sont utilisées dans les cellules photovoltaïques, et chacune est spécialement traitée, ou « dopée », pour créer un champ électrique, ce qui signifie qu’un côté a une charge positive nette et l’autre une charge négative nette. Ce champ électrique permet aux électrons libres de circuler dans une direction à travers la cellule solaire, générant un courant électrique.

Étape 3 : Le courant électrique est capté et combiné avec d’autres cellules solaires

Une fois qu’un courant électrique est généré par des électrons libres, des plaques métalliques sur les côtés de chaque cellule solaire collectent ces électrons et les transfèrent à des fils. À ce stade, les électrons peuvent circuler sous forme d’électricité à travers le câblage jusqu’à un onduleur solaire, puis dans toute la maison.
De nombreuses cellules photovoltaïques produisent ensemble de l’électricité solaire pour votre maison
Une cellule photovoltaïque ne peut pas produire à elle seule suffisamment d’électricité utilisable pour plus qu’un petit gadget électronique. Afin de produire la quantité d’énergie dont une maison pourrait avoir besoin, les cellules solaires sont câblées ensemble pour créer des panneaux solaires, qui sont installés en groupes pour former un système d’énergie solaire. Un panneau solaire résidentiel typique composé de 60 cellules photovoltaïques combinées peut produire entre 220 et plus de 400 watts de puissance.

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