Électricité photovoltaïque - Principes

La production d’électricité d’origine photovoltaïque, basée sur la conversion de la lumière du Soleil, est en pleine expansion depuis plus de deux décennies. Sa part dans le bouquet énergétique mondial de 2050 sera certainement importante compte tenu de la demande croissante de sources d’électricité décarboné et de la disponibilité et gratuité de la source partout sur le globe.

Ce premier article, consacré à la production d’électricité par conversion de la lumière du Soleil à l’aide de cellules solaires, permet de donner au lecteur un minimum de connaissances des principes de la conversion photovoltaïque, incluant des notions relatives à l’énergie transmise par le Soleil, ainsi que quelques éléments de physique des semi-conducteurs et des principaux mécanismes de transport des charges électriques. La connaissance des caractéristiques électriques fondamentales (tension, courant et rendement de conversion) du dispositif photovoltaïque et son usage en tant que générateur de courant (convertisseur lumière-électricité) sont nécessaires pour une évaluation rapide du dimensionnement d’une installation photovoltaïque.

Dans l’article [BE 8 579] les différentes filières d’élaboration du dispositif photovoltaïque de la cellule la plus conventionnelle et la plus utilisée (à base de silicium massif) aux couches minces inorganiques sont abordées. Les potentialités d’autres matériaux semi-conducteurs binaires ou ternaires et organiques sont détaillées dans d’autres articles des Techniques de l’Ingénieur (par exemple [NM 5 205] pour le photovoltaïque organique et [RE 250] pour les cellules photovoltaïques à base de pérovskites hybrides).