| Ainsi
fonctionne l’énergie photovoltaïque |
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Qui d’entre nous n’a jamais vu ou possédé une
calculatrice, une montre ou une radio alimentées à l’énergie
solaire ? De minuscules cellules solaires fournissent l’électricité à ces
appareils sans avoir besoin de compter sur la présence du soleil
comme source d’énergie ; il suffit d’une ampoule
normale pour couvrir les besoins en énergie de ces appareils. Cette
application de génération directe d’électricité à partir
de la lumière montre clairement le potentiel non polluant de cette
technique. Que ce soit à petite ou à grande échelle,
y compris industrielle, ces applications de conversion directe de la lumière
en électricité ont un point commun : elles emploient
des formes de production d’électricité qui respectent
l’environnement, l’effet photovoltaïque.
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Depuis sa découverte...
Il y a déjà 160 ans, les scientifiques découvrirent
que certains matériaux, appelés semi-conducteurs, dans certaines
conditions, étaient capables de conduire l’électricité.
A la fin du XIXe siècle furent développés les premiers
composants capables de transformer la lumière en électricité.
Cependant, la production d’énergie était si faible
qu’il n’était pas possible d’utiliser ces cellules
pour produire de l’électricité. En 1950, à l’occasion
du premier vol spatial, on entreprit pour la première fois d’intenses
recherches afin d’obtenir de nouveaux matériaux adaptés
aux cellules photovoltaïques. On découvrit bientôt que
le silicium présentait les meilleures propriétés.
Il s’adapte parfaitement à la fabrication de semi-conducteurs
et il est le deuxième élément le plus abondant sur
Terre, ce qui le rend disponible en grandes quantités. |
En général, le silicium se trouve sur terre sous forme de
sable. Outre le silicium, le sable contient bien d’autres éléments
dans les combinaisons les plus diverses. Cependant, pour la fabrication
de cellules solaires, il est nécessaire de disposer de cet élément
avec la plus grande pureté possible afin d’obtenir la plus
grande efficacité de la cellule.
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... jusqu’à son utilisation
Pour obtenir de l’électricité à partir de cellules
de silicium, de façon comparable à une pile, un flux de courant
doit passer entre les pôles négatifs et positifs. Pour cette
raison, la cellule photovoltaïque se compose de deux couches, une
positive et l’autre avec une “charge” négative.
Les différentes couches se chargent en ajoutant différents éléments
chimiques au silicium. L’incidence de la lumière sur cette
cellule génère une tension entre les deux couches, tension
que l’on peut dériver vers les pôles. Néanmoins,
une cellule unique produit peu d’électricité, ce qui
conduit à incorporer de nombreuses cellules dans un même module
photovoltaïque. Un générateur photovoltaïque se
compose de plusieurs modules. |
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De cette façon on obtient une
puissance et un courant suffisants pour fournir de l’électricité,
y compris aux maisons les plus grandes. Néanmoins, avant de pouvoir
fournir de l’électricité provenant de la lumière
solaire, il est nécessaire de la « préparer ».
Les cellules solaires fournissent un courant continu que l’on
doit transformer en courant alternatif conventionnel de 50 Hz grâce à un
onduleur. Dans les installations isolées, l’électricité générée
avec l’énergie solaire est stockée dans des batteries
de façon à garantir une certaine fourniture d’électricité,
y compris la nuit ou les jours de faible ensoleillement.
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