Les utilisations possibles

Les usages de la cellule photovoltaïque sont nombreux. Lorsqu’elle est utilisée seule, elle permet d’alimenter un point d’éclairage (en extérieur, par exemple) ou de faire fonctionner un appareil électrique ayant de faibles besoins de puissance (comme une calculette ou une montre, entre autres). Dans ces cas-là, elle vient remplacer le rôle joué jusqu’ici par une pile, dont les composants sont toxiques.
 

Assemblées entre elles, les cellules photovoltaïques forment un panneau solaire qui génère une puissance combinée. Cette dernière permet de créer de l’électricité et d’alimenter différents appareils ou installations électriques. Les usages de la cellule solaire sont multiples. En effet, la cellule photovoltaïque peut par exemple fournir en électricité :

• Une habitation, lorsque l’installation est domestique
• Le réseau public d’électricité, dans le cas des centrales solaires thermiques
• Les satellites envoyés dans l’espace
• Les bateaux solaires, avions solaires et autres véhicules alimentés grâce à des cellules photovoltaïques
   

Le fonctionnement de la cellule photovoltaïque

La cellule photovoltaïque fonctionne grâce au rayonnement solaire. Pour générer de l’électricité, elle fait appel à l’effet photovoltaïque qui est obtenu à la suite du choc des photons issus de la lumière solaire sur un matériau semi-conducteur. Ce dernier transmet l’énergie des photons aux électrons qui vont alors créer la tension électrique. Voici le principe de fonctionnement d’une cellule photovoltaïque.
 

Un peu d’histoire

Il faut savoir que l’effet photovoltaïque, sur lequel repose le fonctionnement de la cellule solaire, a été découvert au XIXe siècle par Antoine et Edmond Becquerel, des physiciens français. Il a ensuite été utilisé en 1883 par Charles Fritts, qui a mis au point la première cellule photovoltaïque. Cependant, il faudra attendre les années 1950 pour que le développement des cellules solaires s’accélère et se fasse connaître du grand public. De nos jours, le solaire est une solution d’avenir dont on ne pourrait se passer.

Le silicium amorphe

Le silicium amorphe est obtenu à partir de gaz de silicium. Ce gaz est vaporisé sur un support, en verre, en plastique souple ou en métal, grâce à un procédé de projection sous vide. Ces cellules photovoltaïques sont gris foncé.
 

Le silicium monocristallin

Le silicium monocristallin est le résultat du refroidissement du silicium fondu. Une fois solidifié, il se transforme en un cristal uniforme qui est découpé en tranches fines afin de former la cellule photovoltaïque. La couleur de ce matériau est bleue, sans trace de cristaux ou autres.
 

Le silicium polycristallin

Pour obtenir du silicium polycristallin, on fait fondre le silicium dans un moule métallique carré et allongé, appelé lingotière. Le coloris de ce type de cellule est bleu et parsemé de motifs laissés par les cristaux. Cette particularité nous permet de reconnaître facilement cette cellule photovoltaïque.
 

Le tellurure de cadmium

Le tellurure de cadmium (CdTe) est une autre matière première qui permet de concevoir des cellules photovoltaïques. Le procédé de fabrication emprisonne hermétiquement, entre deux supports de verre, une couche d’absorption en tellurure de cadmium.

La cellule au silicium amorphe

La cellule photovoltaïque au silicium amorphe est composée d’une couche fine de silicium, bien plus fine que les monocristallines ou les polycristallines. On la trouve essentiellement pour alimenter les appareils de faible puissance, comme les montres solaires, les éclairages de jardin ou encore les calculatrices solaires.
 

La cellule photovoltaïque tandem

La cellule photovoltaïque tandem est quant à elle conçue à partir de deux couches semi-conductrices simples. Cela peut être une couche de silicium amorphe et une autre de silicium cristallin (mono ou poly) par exemple. Elle montre tout son intérêt pour une utilisation industrielle.
 

La cellule photovoltaïque CIGS

Ce type de cellule photovoltaïque utilise un matériau semi-conducteur fait d’un alliage de cuivre, d’indium, de sélénium et de gallium. Ce mélange est disposé en couche très fine sur un support.
 

La cellule en couche mince de tellurure de cadmium

Ce modèle de cellule photovoltaïque est composé lui aussi à partir d’un matériau autre que le silicium. Ici, c’est du tellurure de cadmium qui est employé en une seule couche scellée entre deux plaques de verre.
 

La cellule photovoltaïque multi-jonction

La cellule photovoltaïque multi-jonction se compose de différentes couches de matériaux semi-conducteurs qui convertissent chaque rayon solaire, quelle que soit l’exposition. Les couches sont empilées, formant la cellule photovoltaïque multi-jonction. Pour l’instant, seuls les engins spatiaux en sont pourvus.