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Qu’est-ce que l’effet photovoltaïque ?

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Categoría: En vedette - Entreprise - L'énergie photovoltaïque
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Qu’est-ce que l’effet photovoltaïque et quels sont ses avantages pour notre société ? Lisez la suite et découvrez-le.

L’énergie solaire photovoltaïque est un type d’énergie renouvelable qui présente un grand potentiel dans notre pays en raison du nombre d’heures de rayonnement solaire dont nous disposons chaque année. 

Ses avantages sont nombreux et bien connus.  L’une des plus importantes est que, contrairement aux autres sources d’énergie dont les réserves sont finies et localisées (comme le charbon, le gaz, le pétrole ou l’énergie nucléaire), l’énergie solaire est inépuisable et disponible partout dans le monde, en s’adaptant aux cycles naturels. 

Ces caractéristiques font de l’énergie photovoltaïque une alternative essentielle pour parvenir à un système énergétique durable et respectueux de l’environnement, qui permette le développement actuel sans compromettre celui des générations futures. Ce résultat est obtenu, dans une large mesure, grâce aux installations d’autoconsommation solaire.

Qu’est-ce que l’effet photovoltaïque ?

L’énergie photovoltaïque consiste à transformer l’énergie du soleil en électricité grâce à des panneaux photovoltaïques. Mais vous êtes-vous déjà demandé comment ce processus se déroule ?

Tout cela est dû à ce que l’on appelle « l’effet photovoltaïque », un concept inventé et défini par Alexandre Edmond Bequerel en 1878. 

Selon Bequeral, l’effet photovoltaïque est « la production d’un courant électrique provoqué par le contact de deux parties qui ne sont pas faites du même matériau et qui, à leur tour, sont exposées à un rayonnement électromagnétique » , comme la lumière du soleil. 

Ce physicien français est arrivé à cette conclusion lorsqu’il a remarqué, en expérimentant une batterie électrolytique avec des électrodes en platine, que le courant augmentait dans l’une des électrodes si elle était exposée au soleil. 

Des années plus tard, l’effet photovoltaïque sera utilisé pour transformer le rayonnement solaire en électricité, donnant naissance à l’énergie solaire photovoltaïque.

Comment l’effet photovoltaïque est-il généré ? 

L’effet photovoltaïque consiste à convertir le rayonnement solaire en électricité en utilisant un matériau qui absorbe les photons de la lumière et émet ensuite des électrons qui se déplacent en échangeant leurs positions. Ce mouvement des électrons produit un courant électrique.

Comme vous le savez certainement, toute matière est constituée d’atomes qui, dans leur dernière enveloppe, contiennent des électrons. Ces électrons permettent la formation de liaisons entre les atomes, formant ainsi différentes structures. En fonction de la mobilité de ces liaisons, un matériau présente une conductivité électrique plus ou moins grande.  

Pour produire de l’énergie photovoltaïque, on utilise des dispositifs semi-conducteurs appelés cellules photovoltaïques. Ces cellules sont composées, entre autres, de silicium et de phosphore cristallins, deux matériaux semi-conducteurs qui, ionisés par les rayons du soleil, libèrent des électrons. Dans le premier cas, ils se présentent en vrac à partir de plusieurs cristaux, et dans le second cas, sous la forme d’un réseau cristallin désordonné.

Lorsque les cellules photovoltaïques des panneaux captent le rayonnement solaire sous forme de photons, des électrons sont libérés et circulent en permanence dans ce matériau. Cela est dû à la présence d’un champ électrique qui est généré en combinant la cellule photovoltaïque avec deux zones de matériau semi-conducteur ayant des charges électriques opposées : l’une avec une charge négative (excès d’électrons) et l’autre avec une charge positive (manque d’électrons). De cette façon, le flux d’électrons passe d’une couche à l’autre. 

Prenons un exemple plus visuel : 

Imaginez qu’un photon entre en contact avec une cellule photovoltaïque. En générant un électron, cet atome laisse un vide qui attend d’être comblé, produisant ce que nous appelons des charges électriques. Lorsque des charges électriques sont produites de manière ininterrompue, nous pouvons les extraire et les utiliser à notre avantage. Mais pour que cela se produise, il doit y avoir un champ électrique de polarité continue qui distribuera les électrons dans la direction opposée aux trous qui apparaissent et qui vont dans la direction opposée, générant ainsi le mouvement ou le courant électrique. 

Effet photovoltaïque et panneaux photovoltaïques : avantages et exploitation 

Pour que l’effet photovoltaïque soit fonctionnellement efficace, les cellules photovoltaïques doivent être disposées en série le long des panneaux solaires

En fait, ces cellules ne sont pas utilisées individuellement, mais sont connectées entre elles pour créer des modules ou des blocs de base qui, à leur tour, constituent les panneaux solaires et permettent d’atteindre une tension appropriée pour générer de l’électricité.

En revanche, tous les photons ne sont pas capables de fournir l’énergie nécessaire pour libérer un électron. En outre, l’effet photovoltaïque ne se produit que lorsqu’un photon qui fournit une énergie cinétique suffisante entre en contact avec le matériau et, une fois qu’il a pénétré dans le matériau, il entre en collision avec un autre électron et génère un motif électron-trou. Cela signifie que certains photons perdent une partie de leur énergie et n’atteignent pas directement le panneau et ne peuvent pas terminer ce processus.

 

Par conséquent, l’effet photoélectrique n’est pas le même lorsque les plaques reçoivent le rayonnement solaire directement ou indirectement.

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