Le principe du panneau solaire

Le principe de base

Le principe du photovoltaïque est la conversion de l’énergie des photons émis par le soleil en énergie électrique sous forme de courant alternatif.

Tout d’abord, les cellules photovoltaïques sont composées de silicium, de bore, et de phosphore. En effet, le silicium est un semi-conducteur (élément possédant les caractéristiques d’un isolant mais pour lequel la probabilité qu’un électron puisse contribuer à un courant électrique existe). On utilise donc le bore et le phosphore pour le rendre plus ou moins conducteur. En effet, le silicium possède 4 électrons de valence tandis que le phosphore en possède 5. Il restera donc un électron ne participant pas à une liaison covalente.

Au niveau du pôle négatif, sur la partie supérieure du panneau, les électrons « laissés en trop » vont être bombardés par les photons solaires. Les électrons vont alors capter l’énergie des photons et se déplacer dans le fil électrique : le courant est né.

Du côté de la borne positive, sous la première couche électronégative, l’association d’atomes de silicium (4 électrons de valence) et de bore (3 électrons de valence) permet également d’avoir un électron libre (2 liaisons covalentes de créer ainsi qu’un doublet non-liant). Cet électron traverse alors la zone marron sur la photo ci-dessus afin d’aller prendre la place de l’électron parti.

Cependant, ce courant électrique est continu. Sous cette forme, le courant n’est pas compatible avec le réseau mais seulement avec quelques objets comme l’ampoule utilisée par Jamie Gourmaud dans la vidéo ci-dessous. Il est alors transformé en courant alternatif grâce à un onduleur.

Nous venons donc de voir comment fonctionne un panneau solaire dit traditionnel mais il existe aussi des panneaux solaires dits hybrides.

Des panneaux plus productifs

Ces panneaux possèdent, en plus des cellules photovoltaïques traditionnelles, un fluide situé sous les cellules. Ce fluide, qui arrive froid, refroidit les cellules en captant leur chaleur. Les cellules restent ainsi peu chaudes et le fluide ainsi chauffé permet, par exemple, de chauffer l’eau dans un ballon.

Le rendement est alors dit maximum car le rapport entre l’énergie captée et l’énergie transformée afin de s’en servir est maximum. En effet, on exploite alors les qualités énergétiques lumineuses et thermiques des rayons solaires. Le rendement augmente alors de 40% par rapport à une installation standard donc le rendement est de 15%. On note que 12m² de panneaux hybrides produisent autant d’électricité que 20m² de panneaux classiques. En effet, plus le panneau est chaud moins son rendement est important. Le refroidissement permet donc de maintenir un rendement maximal.