|
La conversion directe de l'énergie solaire en électricité se fait par l'intermédiaire d'un matériau semi-conducteur (silicium par exemple). Elle ne nécessite ni pièce en mouvement, ni carburant, et n'engendre aucun bruit. L'élément de base est la cellule photovoltaïque : exposée à la lumière, elle absorbe l'énergie des photons lumineux. Ceux-ci mettent en mouvement des électrons qui sont happés par un champ électrique interne. Les électrons collectés à la surface de la cellule génèrent un courant électrique continu.
La tension de sortie d'une cellule photovoltaïque est faible (0,6 V). C'est pourquoi les cellules sont mises en série électrique, puis encapsulées entre une plaque de verre à l'avant et un autre matériau étanche à l'humidité à l'arrière. Elles forment ainsi un module photovoltaïque (produit que l'on trouve dans le commerce). Selon les technologies et le type d'usage qui en est fait, ce module présente une surface de 0,1 m² (10 W) à 1 m² (100 W), valeurs moyennes indicatives, et décline des tensions de 12 V, 24 V ou 48 V selon l'application.
La production des cellules photovoltaïques nécessite de l'énergie, et on estime qu'une cellule photovoltaïque doit fonctionner environ 2 à 3 ans suivant sa technologie pour produire l'énergie qui a été nécessaire à sa fabrication (retour energétique du module).
| Cellule en silicium amorphe
Le silicium lors de sa transformation, produit un gaz, qui est projeté sur une feuille de verre. La cellule est grise très foncée. C'est la cellule des calculatrices et des montres dites "solaires".
- avantages :
- fonctionnent avec un éclairement faible (même par temps couvert ou à l'intérieur d'un bâtiment),
- moins chères que les autres.
- moins sensible aux températures élevées que les cellules mono ou poly cristallines
- inconvénients :
- rendement faible en plein soleil, de 60Wc/m² (6%)
- performances qui diminuent sensiblement avec le temps.
|
| Cellule en silicium monocristallin
Lors du refroidissement, le silicium fondu se solidifie en ne formant qu'un seul cristal de grande dimension. On découpe ensuite le cristal en fines tranches qui donneront les cellules. Ces cellules sont en général d'un bleu uniforme.
- avantage :
- très bon rendement, de 150 Wc/m² ou plus (2007). (15%)
- inconvénients :
- coût élevé,
- rendement faible sous un faible éclairement.
|
| Cellule en silicium polycristallin
Pendant le refroidissement du silicium, il se forme plusieurs cristaux. Ce genre de cellule est également bleu, mais pas uniforme, on distingue des motifs créés par les différents cristaux.
- avantages :
- bon rendement, de 100Wc/m² mais cependant moins bon que pour le monocristallin. (10%)
- moins cher que le monocristallin.
- inconvénient :
- rendement faible sous un faible éclairement.
Ce sont les cellules les plus utilisées pour la production électrique (meilleur rapport qualité-prix).
|
Ils existe d'autre types de cellule, comme les « cellule Tandem » constitué d’un empilement de deux cellules simples, une couche mince de silicium amorphe sur silicium cristallin. Couvrant un plus large spectre solaire, on améliore le rendement théorique par rapport à des cellules simples distinctes, qu'elles soient amorphes, cristallines ou microcristallines.
Des cellules appelé « Cellule multi-jonction » ont été développées pour des applications spatiales, elles ont une grande efficacité. Spectrolab a obtenu un rendement de 40.7%, Un consortium d’université et de chercheur à obtenu un rendement de 42.8% en septembre 2007, le maximum théorique de 87%. Le coût de ces cellules est de l'ordre de USD 30€ par cm².
Des cellules en plastique existe aussi mais leur rendement ne dépasse pas 5%.
Certaines cellules PV souples à très haut-rendements ont également vu le jour.
« Semi conducteur CGIS »
La technique consiste à déposer un matériau semi conducteur à base de cuivre, de gallium, d'indium et sélénium sur un support. La société NANOSOLAR développe à Palo Alto un nouveau procédé de fabrication qui consiste à déposer en quatre passages le matériau sur une bande métallique souple. Inspiré des tecchniques d'imprimerie, ce processus permet une fabrication en continu grâce à laquelle la société espère descendre à 1$ le watt solaire en 2010 pour ses panneaux photovoltaïques.
|
|
|
|
Panneau solaire en silicium Amorphe
100€ chez maison-facile.com (2008) |
 |
Puissance : 9 W
Tension : 12 Volts
Courant : 0.6 Amps
Poids : 2.45 kg
Longueur: 51 cm
Largeur: 36 cm
Épaisseur: 2 cm
|
|
Panneau solaire 100W Monocristallin EN61215
Prix env 950€ (2008) |
 |
Puissance : 100 W
Tension : 12 Volts
Courant : 8 Amps
Poids : 10.9 kg
Longueur: 126 cm
Largeur: 660 cm
Épaisseur: 3.3 cm |
|
Cellule Polycristalline |
| |
|
|
|
 |
| Ensoleillement en France |
|
|
