Une cellule photovoltaïque convertit la lumière du soleil en électricité grâce à l'effet photoélectrique. Les photons frappent une couche de silicium dopé et libèrent des électrons, créant un courant continu. Ce phénomène, découvert par Edmond Becquerel en 1839, est aujourd'hui exploité à l'échelle industrielle avec un rendement de 20 à 24 % pour les cellules monocristallines.
Le silicium au cœur de la conversion
Le silicium est un semi-conducteur abondant dans la croûte terrestre. Pour fabriquer une cellule, on dope deux couches de silicium : l'une avec du phosphore (type N, excès d'électrons) et l'autre avec du bore (type P, déficit d'électrons). La jonction P-N crée un champ électrique interne qui oriente les électrons libérés par la lumière, produisant ainsi un courant exploitable.
Transformer l'énergie solaire en électricité utilisable
Le courant continu produit par les cellules est acheminé vers un onduleur qui le convertit en courant alternatif 230 V, compatible avec le réseau domestique. L'onduleur ajuste en permanence la fréquence (50 Hz) et la tension pour respecter les normes du réseau. Un panneau de 400 Wc contient 60 à 72 cellules connectées en série.
- Rendement monocristallin : 20 à 24 %
- Rendement polycristallin : 15 à 18 %
- Rendement couche mince (CIGS) : 12 à 15 %
- Cellules par panneau 400 Wc : 60 à 72
Les pertes de conversion proviennent de la chaleur (les cellules perdent 0,3 à 0,5 % de rendement par degré au-dessus de 25 °C), de la réflexion de surface et du spectre lumineux non exploité. Les traitements antireflet et les cellules à hétérojonction (HJT) réduisent ces pertes et portent le rendement commercial au-delà de 22 %.
