Dans le contexte actuel de raréfaction des énergies fossiles, les énergies renouvelables trouvent de plus en plus leur place dans notre vie quotidienne. Malgré le fait qu’elles soient peu exploitées, ces dernières trouvent désormais leurs places dans le marché et cela s’explique à travers les avantages qu’elles offrent à son utilisateur. Il s’agit en effet d’énergies qui sont gratuites et non polluantes. En effet, elles limitent l’émission des gaz à effet de serres et de CO2. Entre autres, elles participent également à la facilitation de gestion des ressources locales et vont jusqu’à générer de nouveaux emplois.

Les énergies renouvelables sont généralement catégorisées en 5 grandes familles, à savoir : l’énergie éolienne (obtenue grâce au vent), l’énergie hydraulique (obtenue grâce à l’eau), l’énergie solaire (obtenue grâce aux rayonnements solaires), la géothermie (obtenue grâce au sol) et la biomasse (obtenue grâce aux matières organiques). Mais d’une manière beaucoup plus concrète, comment fonctionnent ces divers dispositifs ? Focus sur le fonctionnement de l’effet photovoltaïque ou la transformation de l’énergie solaire en électricité.

Vers les origines de l’effet photovoltaïque

Pour commencer, il faut faire la différence entre deux sortes de panneaux solaires : l’énergie photovoltaïque et l’énergie solaire thermique. Leur point de base est qu’elles usent toutes les deux du rayonnement solaire pour pouvoir générer par la suite de l’énergie. Cependant, grâce à l’énergie photovoltaïque, on obtient de l’électricité et avec l’énergie solaire thermique, on peut obtenir de la chaleur.

Cette façon d’obtenir de l’énergie grâce au soleil a été découverte par Alexandre-Edmond Becquerel dans le courant de l’année 1839. Appelé également semi-conducteur, l’effet photovoltaïque considérait l’ensemble des matériaux qui avaient la possibilité de transformer la lumière du soleil en électricité. En effet, comme la lumière solaire contient des photons, ces derniers vont par la suite engendrer des mouvements d’électrons s’ils sont en contact avec des matériaux semi-conducteurs. Puis, ces derniers vont transmettre l’énergie au matériau et cela ne manquera pas de produire une tension électrique. C’est ainsi à partir de ce mouvement déclenché que l’on pourra obtenir un courant électrique continu. Ainsi, ce n’est pas la chaleur du soleil qui permet d’avoir de l’énergie, mais plutôt sa lumière, et ce, grâce à ses photons.

Dans cette même optique, il paraît évident que les panneaux solaires photovoltaïques ne contiennent pas de pièces mécaniques et trouvent leur fonctionnement à l’aide des modules photovoltaïques dont la matière est un semi-conducteur. Le semi-conducteur le plus utilisé jusqu’à aujourd’hui par les fabricants de modules photovoltaïques est sans nul doute le silicium.

Qu’est-ce qu’un module photovoltaïque et sur quel principe il repose ?

D’un ton général, on pourrait dire qu’un module rassemble des matériaux semi-conducteurs qui vont par la suite former le panneau solaire. Il s’agit, de ce fait de plusieurs petites pièces semi-conductrices. Nous pouvons, par ailleurs, rencontrer divers types de modules :

• Les couches minces : composées généralement du silicium amorphe, leur fonctionnement est basé sur une couche toute fine et uniforme de matériaux semi-conducteurs qui va être déposée sur le verre. Cela va ainsi permettre aux modules de capter d’une manière significative le rayonnement.
• Les cellules plates cristallines : elles sont composées de modules dont l’épaisseur est de 0,2mm. Ces dernières ne produisent qu’une petite quantité d’électricité d’où le besoin de les interconnecter. A l’exemple du silicium en ruban, le silicium monocristallin et le silicium multicristallin.

Les éléments utiles au fonctionnement d’un panneau solaire photovoltaïque

D’une manière générale, le fonctionnement d’un panneau solaire photovoltaïque est permis grâce à divers éléments dont :

• Des cellules photovoltaïques regroupées qui vont former un module pour générer de l’électricité
• Une jonction à caractère étanche qui va établir une relation entre le panneau et la toiture, souvent appelée abrégement
• Un système d’intégration à la toiture qui va venir par la suite agencer un ancrage du panneau photovoltaïque à l’ensemble de la charpente.