L’effet photovoltaïque permet de produire de l’électricité à partir du rayonnement solaire. Il a été découvert par Edmund Becquerel en 1839 et c’est donc grâce à lui que les panneaux solaires peuvent produire de l’électricité. Découvrez tout sur le fonctionnement de l’effet photovoltaïque et tous les avantages de son utilisation.
Sommaire
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Qu’est-ce que l’effet photovoltaïque ?
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Les avantages
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Les limites
Qu’est-ce que l’effet photovoltaïque ?
Une découverte française
En 1839, le physicien français Edmond Becquerel a mené une expérience sans précédent. Il place deux plaques photosensibles recouvertes d’une couche de chlorure d’argent dans deux compartiments remplis d’eau acide. L’un des deux est exposé à la lumière et le second reste dans l’obscurité. C’est alors qu’il se rend compte que la lumière crée un faible courant électrique. C’est l’effet photovoltaïque.
Fonctionnement
Pour mieux comprendre ce qui se passe dans les cellules solaires lorsque le soleil brille, nous décrirons brièvement ce phénomène.
La lumière solaire est composée de photons. Chacun d’eux contient des énergies correspondant à différentes longueurs d’onde du spectre solaire. Lorsqu’un photon entre en contact avec une cellule photovoltaïque, l’énergie contenue dans le photon est convertie en électrons dans le matériau semi-conducteur de la cellule (généralement du silicium). Grâce à cette énergie supplémentaire, l’électron quitte sa position normale dans l’atome et crée un “trou”. C’est ce qu’on appelle un trou d’électron.
Une cellule photovoltaïque comporte deux couches de matériau semi-conducteur. L’un est dopé pour conduire une charge négative et l’autre est dopé pour conduire une charge positive. Ce phénomène crée un champ électrique permanent à l’intérieur de la cellule. Lorsqu’une paire électron-trou est créée, les charges positives et négatives sont séparées. Cela crée une différence de potentiel entre les deux couches de silicium. Les électrons circulent d’un côté à l’autre : c’est un courant électrique. Les électrons circulent et alimentent le circuit grâce à un fil conducteur reliant les deux bornes.
Le fonctionnement de l’effet photovoltaïque peut sembler un peu compliqué car il nécessite d’incorporer des principes de physique et de chimie pour bien le comprendre. Pour faire simple :
- Lorsque le soleil brille, les photons frappent les cellules photovoltaïques
- Cette lumière fait circuler les électrons du silicium, le matériau contenu dans les cellules
- Les électrons génèrent alors un courant électrique pour se déplacer
Voyons donc pourquoi l’effet photovoltaïque est si intéressant.
Les avantages
L’effet photovoltaïque est actuellement le seul moyen de produire de l’électricité sans utiliser de génératrice tournante (alternateur ou dynamo). Il présente de nombreux avantages.
Tout d’abord, son fonctionnement n’a pas d’impact négatif significatif sur l’environnement. Les panneaux solaires ne bougent pas et ne dérangent donc pas la faune, ne font pas de bruit ou n’ont pas d’odeur. De plus, le soleil en tant que ressource est renouvelable et n’émet pas de gaz à effet de serre. Seuls la production et le transport des panneaux sont nocifs pour l’environnement. Cependant, cela est largement compensé par l’énergie verte qui peut être produite pour les décennies à venir.
Le fonctionnement de l’effet photovoltaïque est également très fiable. Comme les pièces ne bougent pas, le risque de panne est très faible. Les matériaux utilisés pour fabriquer les modules solaires sont très résistants. Leur durée de vie est généralement de 30 à 40 ans. Fonctionne n’importe où tant qu’ils sont installés correctement et qu’ils ne sont pas souvent ombragés.
Enfin, l’effet photovoltaïque a permis de prédire avec une grande précision les rendements atteignables. Par conséquent, le calcul de la rentabilité du projet est tout à fait réaliste.
Les limites
L’effet photovoltaïque fonctionne en conjonction avec la lumière du soleil. Plus le soleil brille, plus le système solaire peut produire d’électricité. Ainsi, avec la même installation, le climat local peut produire plus ou moins de kWh par an.
La technologie est encore assez avancée et le prix des panneaux solaires est très élevé pour la plupart des gens. Mais c’est un investissement qui rapporte au fil des années. En moyenne, les projets solaires s’amortissent en 10 à 15 ans que vous choisissiez l’autoconsommation ou la revente totale de votre production électrique.
Enfin, notez que l’effet photovoltaïque ne donne pas 100% de rendement. Cela signifie que de toute la lumière qui entre dans le système, seule une partie est convertie en électricité (en moyenne 10% à 25%). Bien que les panneaux solaires aient un rendement limité, ils peuvent être très utiles pour générer de l’énergie verte locale, réduire les factures d’énergie et limiter l’utilisation des combustibles fossiles.
Les panneaux solaires convertissent la lumière du soleil en électricité grâce à l’effet photovoltaïque. Ce phénomène est très bénéfique car il nous permet de générer de l’énergie verte à partir des rayons du soleil. La technologie est peu invasive et n’émet pas de gaz à effet de serre, de bruit ou d’odeurs pour fonctionner. C’est donc un excellent moyen d’amorcer la transition énergétique.