L’effet photovoltaïque est découvert par le français Edmond Becquerel en 1839. Il désigne la capacité que possèdent notamment les matériaux semi-conducteurs à produire de l’électricité. Lorsque que ces matériaux sont exposés à la lumière, ils convertissent directement les différentes composantes de la lumière du soleil (et non sa chaleur) en électricité. Utilisé par la plupart des panneaux, le silicium cristallin est le plus connus de ces matériaux semi-conducteurs.
Le principe de l’effet photovoltaïque
L’effet photovoltaïque représente la seule alternative qui existe et qui permet de produire l’électricité à partir de la force mécanique. En effet, toutes les autres techniques renouvelables ou non font appel à des alternateurs ou dynamos. Ces génératrices tournantes s’actionnent de diverses manières à savoir : vapeur, vent, force de l’eau, courants marins, etc.
Selon le principe de l’effet photovoltaïque, les photons, c’est-à-dire les « grains de lumière » heurtent la surface du panneau photovoltaïque disposé en cellules ou en couche mince. Ils transfèrent leur énergie aux électrons. Ceux-ci gravitent autour des atomes dont est formé le panneau est formé : c’est l’effet photoélectrique. Du fait de l’énergie qu’ils gagnent, les électrons « s’excitent » et reviennent généralement à leur niveau initial et libère l’énergie des photons sous forme de chaleur : le panneau chauffe au soleil.
Pour récupérer cette énergie sous forme électrique, l’électron excité forme avec le « trou » qu’il laisse au niveau inférieur une paire « électron-trou ». Les électrons et les trous sont des charges de signes opposés (-Q et +Q). Les cellules photovoltaïques sont des jonctions PN, faites en combinant un semi-conducteur de type N à un semi-conducteur de type P.
Les paires électrons-trou sont ensuite soumises à un champ électrique dans une jonction PN branchée sur un circuit extérieur. Elles se séparent et les électrons excités se mettent en mouvement dans une direction particulière : un courant électrique est créé. Ainsi, le courant électrique continu qui se crée est recueilli par des fils métalliques très fins connectés les uns aux autres et acheminé à la cellule suivante. Le courant s’additionne et traverse chaque cellule jusqu’aux bornes de connexion du panneau.
Quels sont les avantages de la production d’électricité à partir de l’effet photovoltaïque ?
La production d’électricité à partir de l’effet photovoltaïque ne présente aucune nuisance ni impact sur l’environnement immédiat. Elle a une très grande fiabilité et garantit un rendement à long terme. La production d’électricité à partir d’un panneau photovoltaïque vous permet de faire un bilan économique prévisible et sans surprise. Le panneau photovoltaïque est une technologie universelle qui offre une grande flexibilité et diversité d’applications.