Les cellules photovoltaiques

1. L'énergie photovoltaïque

L'énergie solaire photovoltaïque provient de la transformation directe d'une partie du rayonnement solaire en énergie électrique. Cette conversion d'énergie s'effectue par le biais d'une cellule dite photovoltaïque, basée sur un phénomène physique appelé effet photovoltaïque qui consiste à produire un courant lorsque la surface de cette cellule est exposée à la lumière.

2. La fabrication des cellules photovoltaïques

les cellules photovoltaïques, appelées aussi photopiles, sont composées principalement du semi-conducteur. Le semi-conducteur le plus utilisé aujourd'hui est le silicium.

Les matériaux semi-conducteurs sont des corps dont la résistivité est intermédiaire entre celle des conducteurs et celle des isolants.

Pour augmenter la conductivité des semi-conducteurs on y introduit des impuretés dans leur structure cristalline. Ce procédé est appelé dopage.

2.1. Dopage de type N :

On remplace un atome de silicium par un atome pentavalent ( possède 5 électrons sur sa couche externe). Quatre d’entre eux assurent les liaisons avec les atomes voisins de silicium et le cinquième resté disponible va être excité vers la bande de conduction très facilement par l’agitation thermique (il devient un électron libre). D'où le nombre d’électron libre qui va fortement augmenter : dans ce cas le nombre de trou est très inférieur au nombre d’électron libre. On obtient ainsi un cristal dopé N (négatif).

2.2. Dopage de type P :

De la même façon on introduit des atomes trivalents (possède 3 électrons sur sa couche externe), ses trois électrons vont assurer les liaisons covalentes avec trois atomes voisins mais laisser un trou au quatrième. Ce trou se déplace de proche en proche dans le cristal pour créer un courant.

3. La jonction PN :

Une jonction PN est l’accolement d’une région dopé P et d’une région dopée N.

Il est aisé de s'imaginer ce qui se passe lorsque deux zones de dopage P et N sont réalisées sur une même plaquette. A la jonction (réunion) des deux zones, les porteurs de charges mobiles se combinent et il apparaît une zone d'espace vide de porteurs de charges mobiles, donc une zone isolante.

Il ne reste donc plus que les ions dans cette zone qui vont créent un champ électrique interne au niveau de la jonction et qui empêche les charges libres restantes dans chaque zone de traverser la jonction pour se recombiner.

Généralités sur les énergies renouvelables

Introduction :

L’énergie électrique est au cœur de notre  société moderne qui serait bien en peine si elle devait s’en passer. Sa facilité de transport et surtout sa transformation en une autre forme d’énergie en font un élément désormais indispensable.

En effet, quel appareil domestique ou industriel n’utilise pas d’électricité que ce soit pour faire de l’éclairage, du chauffage, des mouvements de rotation ou translation, de la transmission de signaux, de l’imagerie médicale et bien d’autres choses encore… la liste est presque infinie en fait. C’est pour cela que la production de l’énergie électrique est importante et qu’il est intéressant de pouvoir trouver des solutions afin d’en produire toujours plus mais de manière plus propre et plus durable.

L’utilisation de combustibles carbonés comme base de la production représente, du point de vue climatique, un danger aux risques importants, difficiles à quantifier pour l’économie, l’environnement et la santé des êtres humains. Cela fait maintenant plusieurs années que les scientifiques du monde entier sonnent l’alarme, avertissant que si on change pas le mode de production de l'électricité dans les années qui viennent, nous devons nous préparer à un avenir désastreux. 

Des solutions alternatives aux énergies fossiles que sont le charbon et le pétrole sont donc des voies vers lesquelles notre société toute entière doit s’engager. De plus, la consommation d’énergie, toujours en augmentation, fait réduire les réserves en énergies fossiles et rapproche l’échéance de leur épuisement, ou du moins leur extraction à moindre frais. En effet, pour prendre l’exemple du pétrole, les puits sont désormais beaucoup plus profonds et les gisements plus difficiles d’accès ce qui nécessite plus d’infrastructures et de transformations avant de pouvoir être utilisé comme combustible pour être transformé sous une autre forme d’énergie.

Cet exemple montre qu’un jour viendra où les solutions à base d’énergie renouvelable et alternatives qui sont en ce moment trop coûteuses et peu rentables, se révéleront moins chers que les énergies fossiles. Espérons toutefois que nous saurons développer ces énergies renouvelables avant ce jour.

1. Énergie solaire 

Le rayonnement solaire constitue la ressource énergétique la mieux partagée sur la terre et la plus abondante.