L’effet photovoltaïque

L’effet photovoltaïque

L’"effet photovoltaïque" est un phénomène physique propre à certains matériaux appelés "semi-conducteurs" qui, exposés à la lumière, produisent de l’électricité.

Le plus connu d’entre eux est le silicium Silicium Semi conducteur abondamment présent sur la croûte terrestre et dans le sable. Il est utilisé dans le photovoltaïque sous trois formes : monocrystallin, polycrystallin et amorphe. cristallin qui est utilisé aujourd’hui par 90% des panneaux produits dans le monde, mais il existe de nombreuses autres technologies déjà industrialisées comme les couches minces ou en phase de recherche.

Le principe de l’effet photovoltaïque est le suivant :

1. Les "grains de lumière"- les photons - heurtent la surface du matériau photovoltaïque disposé en cellules ou en couche mince
2. Ils transfèrent leur énergie aux électrons présents dans la matière qui se mettent alors en mouvement dans une direction particulière.
3. Le courant électrique continu qui se crée est alors recueilli par des fils métalliques très fins connectés les uns aux autres et acheminé à la cellule suivante
4. Le courant s’additionne en passant d’une cellule à l’autre jusqu’aux bornes de connexion du panneau, et il peut ensuite s’additionner à celui des autres panneaux raccordés en "champs"

   

   L’effet photovoltaïque

   source : Hespul

Plusieurs cellules photovoltaïques - dites aussi photopiles - forment un module - dit aussi panneau ou capteur-.
Plusieurs modules forment un champ photovoltaïque.

Les différentes composantes de la lumière solaire

La partie du rayonnement solaire exploitée par les systèmes photovoltaïques se limite donc à la lumière, mais elle peut elle-même être décomposée en trois éléments dont la proportion est variable suivant le lieu et le moment :

• Le rayonnement direct, le plus puissant, qui provient directement du soleil sans subir d’obstacles sur sa trajectoire (nuage, immeubles…). C’est lui qui nous aveugle lorsque l’on cherche à regarder le soleil "droit dans les yeux" par temps découvert.
• Le rayonnement diffus provient des multiples diffractions et réflexions du rayonnement solaire direct par les nuages. C’est à lui que nous devons la "lumière du jour" qui nous permet d’y voir clair même quand le temps est couvert.
• Le rayonnement dû à l’albédo, résulte de la réflexion du rayonnement solaire direct par le sol, qui est d’autant plus important que la surface est claire et réfléchissante (neige, étendue d’eau, …). C’est lui qui peut nous faire attraper des coups de soleil à la montagne ou à la mer sans qu’on les sentent venir.

Bien que son intensité soit moins forte, le rayonnement diffus représente généralement une part significative du rayonnement total, parfois même majoritaire, 60% par exemple en Allemagne ou à Lille contre 40% dans le Sud de la France. Il est également important dans les zones intertropicales.

Les 3 différents types de rayonnement solaire

source : Hespul

Horizon solaire

source : Hespul