Que sont les cellules photovoltaïques?
Les cellules photovoltaïques sont des appareils produisant de l'électricité directement à partir de la lumière du soleil. De nombreuses cellules photovoltaïques assemblées forment un panneau solaire ou un panneau solaire. Ces cellules convertissent la lumière en électricité en exploitant l'énergie créée lorsque les photons de la lumière du soleil poussent les électrons dans un état d'énergie supérieur, au sein même de la cellule. Les cellules photovoltaïques sont composées de matériaux en couches comprenant deux types de silicium, un revêtement antireflet et un cache en verre. La technologie utilisée pour produire des panneaux solaires continue de progresser et pourrait fournir un jour essentiellement de l’énergie gratuite pour alimenter les maisons et les entreprises.
L'une des pièces les plus importantes d'une cellule photovoltaïque est le matériau utilisé comme semi-conducteur. Le silicium est le semi-conducteur le plus couramment utilisé, mais d'autres options sont disponibles pour certaines applications, qui peuvent être moins chères que le silicium. Lorsque la lumière frappe le semi-conducteur, une partie de l'énergie lumineuse est absorbée, ce qui provoque la libération d'électrons. Le courant électrique qui en résulte est ce qui peut être utilisé comme électricité et il est collecté par les grilles de contact métalliques situées en haut et en bas des cellules solaires.
Le silicium en soi n'est pas un très bon conducteur d'électricité. Pour être utilisé dans une cellule solaire, le silicium doit être modifié ou "dopé" par d'autres éléments. Le phosphore et le bore sont les éléments de choix à cet effet. Une couche de silicium dopé au phosphore peut tirer parti du fait que ce dernier élément n’a qu’un électron dans sa couche extérieure. C'est l'électron qui peut être éliminé par l'énergie lumineuse.
Dans l'autre couche, les atomes de bore n'ont que trois électrons dans leur enveloppe externe, au lieu de quatre, ce que le silicium a. Cela crée une tache pour les électrons supplémentaires, et ce mouvement d'électrons est ce qui fait le courant électrique. Les deux couches de silicium ont également des charges opposées, ce qui fournit la tension.
Les cristaux de silicium sont un matériau naturellement réfléchissant. Lorsqu'ils sont utilisés dans des cellules photovoltaïques, ils doivent être recouverts d'un revêtement antireflet, sinon la plus grande partie de l'énergie solaire atteignant le panneau sera réfléchie sans produire d'électricité. Le revêtement antireflet est le facteur le plus important qui affecte l'efficacité d'un panneau solaire correctement construit. Cependant, même avec ce revêtement, seule une quantité relativement faible de lumière peut être utilisée pour produire de l'électricité. À mesure que la technologie progressera, les cellules photovoltaïques gagneront probablement en efficacité, ce qui les rend plus pratiques pour une utilisation résidentielle et industrielle quotidienne.