Fonctionnement de la cellule photovoltaïque


Un rayon lumineux qui frappe la cellule pénètre dans le cristal. Les photons de la lumière provoquent un apport d’énergie qui arrache un électron de la couche N qui va s’exciter et se placer sur la couche P. La couche de jonction permet l’apparition d’un champ électrique. Ce champ crée une accumulation des porteurs de charge vers les deux électrodes.
Cela entraîne l’apparition d’une différence de potentiel électrique, une tension entre la cathode (-) et l’anode (+).

fonctionnement


Cette réaction est rendue possible grâce au dopage des semi-conducteurs et à la couche de jonction .
Il existe deux types de dopages :
- Le dopage de type N dont le but est de produire un excès d’électrons. Pour cela on ajoute dans le réseau cristallin un atome de phosphore, ce qui va permettre d’avoir un électron libre qui peut être facilement excité vers la bande de conduction. Les semi-conducteurs ainsi formés sont dits de type N car ils contiennent un excès d’électrons négativement chargés.
- Le dopage de type P dont le but est de produire un excès de trous. Pour cela on ajoute dans le réseau cristallin un atome de Bore, ce qui va permettre de former un trou. Les semi-conducteurs ainsi formés sont dits de type P car ils contiennent un excès de trous positivement chargés.
La couche de jonction entre la couche P et la très fine couche de silicium de type N qui la recouvre permet le transfert d’électrons de l’une à l’autre. Les photons peuvent donc arracher les électrons de la couche N pour les placer sur la couche P. Ce transfert d’électron crée un courant de type continu.


Le système photovoltaïque


Il est composé de plusieurs éléments :
- un panneau photovoltaïque qui fonctionne grâce aux cellules qui le composent.
- Une batterie qui sert à stocker l’électricité créée.
- Une diode de type « anti-retour » qui permet d’éviter que la batterie se décharge dans les panneaux durant la nuit.
- Un régulateur qui sert à gérer la charge de la batterie pour éviter une surcharge ou à l’inverse une décharge complète.
Le coût de cette installation n’est pas si mirobolant que l’on veut bien le croire. En effet pour une maison de 100m2, il faut compter entre 16 000€ et 20 000 € (installation comprise). De plus les diverses aides proposées en France permettent une réduction d’à peu près 50% du coût total. Les panneaux solaires semblent donc être une bonne alternative pour réduire la consommation d’électricité provenant de centrales polluantes.
Le surplus d’électricité pourrait même servir à alimenter, dans une même maison, d’autres appareils écologiques comme la pompe à chaleur.