Les panneaux solaires : le fonctionnement

Le fonctionnement des panneaux photovoltaïques repose principalement sur le matériau dont ils sont composés : le silicium. C’est un élément qu’on trouve en abondance sur terre puisqu’il est extrait de la silice contenue dans le sable. Le silicium a une propriété indispensable à la production de l’électricité car c’est un semi-conducteur. Il absorbe facilement la lumière et permet de générer un champ électrique et une tension électrique.

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Le principe de fonctionnement

Le silicium est constitué d’atomes ; un atome étant un noyau de particules autour duquel gravitent des électrons de charge négative. Quand les panneaux photovoltaïques sont exposés à la lumière, les électrons du silicium s’agitent dans tous les sens et passent d’un atome à l’autre. Pour autant ça ne génère un courant électrique que quand la circulation des électrons se fait dans un sens bien défini. Pour obtenir ce courant, on doit doper le silicium en y introduisant des éléments perturbateurs ou des impuretés qui améliorent la conductibilité. Cette opération qui consiste à obtenir d’une part un surplus d’électrons et de l’autre un déficit d’électrons est appelée une tension électrique. De cette manière, les électrons circulent toujours de la borne négative qui possède un surplus d’électrons vers la borne positive qui elle, présente un déficit d’électrons. Finalement, c’est ce qui se passe avec une pile et c’est ce qu’on cherche à reproduire avec des panneaux photovoltaïques.

La composition des panneaux solaires

Les panneaux photovoltaïques sont constitués de plusieurs couches :

  • Sur la couche exposée à la lumière, on ajoute du phosphore. C’est un matériau dont les atomes possèdent davantage d’électrons sur sa périphérie que ceux du silicium. L’un de ces électrons ne participe pas aux liaisons et peut donc se déplacer librement.
  • Sur la couche inférieure on ajoute du bore. C’est un matériau dont les atomes cette fois ci possèdent moins d’électrons que ceux du silicium sur leur périphérie. Il lui manque donc un électron pour la réalisation des liaisons.

On obtient ainsi une sorte de pile avec une borne négative qui possède un surplus d’électrons grâce au phosphore et une borne positive qui possède un déficit d’électrons grâce au bore. Il suffit ensuite de relier les deux bornes avec un fil conducteur, de placer sur ce fil une ampoule par exemple et dès que le soleil vient frapper les panneaux, les électrons du silicium se mettent à circuler en alimentant au passage l’ampoule. On obtient ainsi un courant électrique. L’avantage c’est que c’est inépuisable. Dès que le soleil brille, les panneaux photovoltaïques se mettent à produire du courant électrique.

Avec les panneaux photovoltaïques, ce n’est pas la chaleur du soleil qu’on recherche, mais son rayonnement. Voilà pourquoi le photovoltaïque est une solution parfaitement adaptable quelque soit l’endroit où l’on habite. Certes la couverture nuageuse va diminuer le rendement des cellules photovoltaïques mais malgré la présence des nuages elles vont continuer à produire de l’électricité. La preuve c’est qu’en Allemagne où l’on possède le plus grand parc photovoltaïque en Europe que l’on produit le plus d’électricité photovoltaïque.