Les panneaux photovoltaïques sont devenus une technologie clé dans la production d'énergie renouvelable. Ils convertissent la lumière du soleil en électricité utilisable, offrant ainsi une source d'énergie propre et durable. Mais comment fonctionnent exactement ces panneaux photovoltaïques ? Dans cet article, nous allons explorer le processus de fonctionnement d'un panneau photovoltaïque.
Un panneau photovoltaïque est essentiellement composé de cellules photovoltaïques, également appelées cellules solaires. Ces cellules sont généralement fabriquées à partir de silicium, un matériau semi-conducteur. Le silicium est choisi pour sa capacité à absorber la lumière et à libérer de sélectrons.
Lorsque la lumière du soleil atteint le panneau photovoltaïque, elle est composée de particules d'énergie appelées photons. Les photons sont absorbés par les atomes de silicium présents dans les cellules photovoltaïques. Ce processus transfère de l'énergie aux électrons du matériau.
Le silicium utilisé dans les cellules photovoltaïques est un matériau dopé, c'est-à-dire qu'il contient des impuretés intentionnellement ajoutées pour améliorer sa conductivité électrique. Ces impuretés créent une différence de potentiel électrique dans le matériau, créant ainsi un champ électrique au sein de la cellule.
Lorsque les photons absorbés par les atomes de silicium transfèrent leur énergie aux électrons, ces derniers deviennent "excités" et se libèrent de leurs atomes d'origine. Cependant, en raison du champ électrique présent dans la cellule, les électrons libérés sont forcés de se déplacer dans une direction spécifique.
La structure de la cellule photovoltaïque facilite ce mouvement directionnel des électrons. Elle est composée de deux couches de silicium dopé de manière différente : une couche négative et une couche positive. La couche négative contient des atomes dopés avec des électrons supplémentaires, tandis que la couche positive contient des atomes dopés avec un nombre insuffisant d'électrons.
Lorsque les électrons excités se déplacent de la couche négative vers la couche positive, un courant électrique est créé. C'est ce que l'on appelle le courant continu (CC). Cependant, le courant continu produit par une seule cellule photovoltaïque est généralement de faible intensité.
Pour augmenter la puissance électrique produite, plusieurs cellules photovoltaïques sont connectées en série dans un module, et plusieurs modules sont connectés en série pour former un panneau photovoltaïque. Cette configuration en série permet d'additionner les tensions des cellules, augmentant ainsi la tension totale du système.
Le courant continu produit par le panneau photovoltaïque doit ensuite être converti en courant alternatif (CA) pour être utilisé dans les applications domestiques ou être injecté dans le réseau électrique. Pour cela, un onduleur est utilisé. L'onduleur convertit le courant continu en courant alternatif de la même fréquence et tension que le réseau électrique.
Le courant alternatif peut ensuite être utilisé pour alimenter les appareils électriques ou être distribué aux consommateurs via le réseau électrique. Lorsque le panneau photovoltaïque produit plus d'électricité que ce qui est consommé, l'excédent peut être renvoyé au réseau électrique, permettant ainsi de réduire les factures d'électricité et de contribuer à la production d'énergie verte.
