Fonctionnement du photovoltaïque

Contrairement aux idées reçues, les panneaux photovoltaïques ne produisent pas d’énergie. Ce sont en effet des convertisseurs dont le but est de transformer l’énergie solaire en énergie électrique.Le fonctionnement du photovoltaïque : suivez le guide !

Principe de fonctionnement du photovoltaïque

Les panneaux solaires sont composés de cellules photovoltaïques. Celles-ci intègrent des matériaux semi-conducteurs qui vont libérer leurs électrons au contact de l’énergie solaire (plus précisément des photons). C’est cette étape qui produit véritablement le courant électrique.

Composition d’un panneau photovoltaïque

Le fonctionnement du photovoltaïque se fait suivant deux grands axes :

  • Le module photovoltaïque : c’est ce qui contient les cellules photovoltaïques (en silicium) et permet de transformer l’énergie solaire en électrique
  • Le panneau : il renferme, de bas en haut :
  1. Une feuille de polymère
  2. Le module
  3. Une plaque de verre
  4. Un cadre en aluminium

Les cellules solaires photovoltaïquesFonctionnement des panneaux solaires

Le fonctionnement du photovoltaïque dépend en grande partie d’elles. Ce sont elles qui vont capter et transformer l’énergie solaire. Il en existe trois types :

  • Les cellules monocristallines : constituées d’un cristal à deux couches (du silicium le plus souvent). Chères à fabriquer, leur rendement oscille entre 15 et 22%.
  • Les cellules polycristallines : plusieurs cristaux sont ici utilisés, pour un rendement inférieur (10 à 13%) mais un prix plus intéressant.
  • Les cellules amorphes : leur rendement est très faible et leur prix très bas.

La plupart des cellules actuelles sont fabriquées à base de silicium, l’un des éléments les plus abondants sur Terre. Ce sont de fines plaques (quelques microns d’épaisseur) découpées dans un lingot de silicium.
Ces cellules sont mises en série afin d’obtenir une tension normalisée de 12 ou 24 V. Leur moulage dans un polymère permet de les protéger.

Fonctionnement des cellules photovoltaïques

Les cellules sont composées de deux couches : supérieure et inférieure. Elles sont la base du fonctionnement du photovoltaïque.
La couche inférieure se compose de Silicium dopé par du Phosphore lequel possède plus d’électrons. On parle de zone N.
La couche supérieure, également composée de Silicium, est dopée par du Bore, qui possède moins d’électrons que le silicium. On parle ici de zone P.
Lorsqu’un photon de lumière entre en contact, son énergie donne lieu à une rupture entre un atome de silicium et un photon. Les charges électriques sont inversées. On parle alors d’effet photovoltaïque.
Les atomes chargés positivement vont vers la zone P et les électrons chargés négativement dans la zone N. Cela créée une différence de potentiel électrique et donc, de la tension électrique.

Et ensuite ?

Le courant électrique produit par le panneau est de type continu. Or dans une installation domestique, c’est le courant alternatif qui est utilisé. Un onduleur photovoltaïque est donc nécessaire pour transformer le courant.

L’installation peut être reliée au réseau électrique ou fonctionner de façon autonome. La première solution permet de consommer l’électricité dont on a besoin et de revendre l’énergie produite superflue. Elle n’est donc pas stockée contrairement à l’installation autonome. Pour cette dernière, une batterie de stockage est donc nécessaire.