le blog de l’energie solaire

photo credit: Cargol En réponse à la question de Nina exprimée sur le forum de ce site “Est ce que pour commencer tu aurais un peu plus d’infos sur l’histoire de l’énergie photovoltaïque? Du genre qui et quand inventa la première cellule? Quand est apparue la première en France ? Etc …”voir ici la question je mets en ligne cet article sur l’histoire du photovoltaique.

Découvert en 1839 par Henri Becquerel, l’effet photovoltaïque permet la transformation de l’énergie lumineuse en électricité. Ce principe repose sur la technologie des semi-conducteurs. Il consiste à utiliser les photons pour libérer les électrons et créer une différence de potentiel entre les bornes de la cellule qui génère un courant électrique continu.

A la différence des autres énergies renouvelables, l’énergie solaire est disponible partout sur la terre. L’Europe reçoit en moyenne chaque jour 3kWh par mètre carré même si les déserts les plus ensoleillés recueillent 7kWh. Il n’y a donc pas de problème de gisement pour cette source.

Les premières applications ont lieu dès les années 60 avec l’équipement de satellites spatiaux. Puis à partir de 1970, les premières utilisations terrestres ont concerné l’électrification des sites isolés.
La conversion photovoltaïque de l’énergie solaire est apte à répondre à une demande croissante d’énergie renouvelable. Elle est considérée comme devant prendre une part significative dans l’approvisionnement énergétique mondial. Celle ci sera d’autant plus grande et d’autant plus rapide que des méthodes permettant de produire de l’électricité solaire à moindre coût seront utilisées.

* La puissance des installations est exprimée en Watt crête (Wc). Le Wc est la puissance fournie par un module photovoltaïque pour un ensoleillement normalisé de 1000W par m2, à une température de 25°C. Le rendement électrique est le rapport puissance lumineuse incidente sur puissance électrique fournie. Les modules existants permettent des rendements électriques compris entre 5 et 15% .
* Actuellement le matériau semi-conducteur le plus utilisé est le silicium, sous forme de plaquettes, offrant le meilleur rendement de conversion de l’énergie solaire en électricité. Cependant, sa purification et son traitement conduisent à des coûts très élevés qui constituent un frein important au développement du photovoltaïque.

Une cellule photovoltaïque (ou photopile) est un dispositif qui transforme l’énergie lumineuse en courant électrique.

La première photopile a été développée aux États-Unis en 1954 par les chercheurs des laboratoires Bell, qui ont découvert que la photosensibilité du silicium pouvait être augmentée en ajoutant des “impuretés”. C’est une technique appelée le “dopage” qui est utilisée pour tous les semi-conducteurs. Mais en dépit de l’intérêt des scientifiques au cours des années, ce n’est que lors de la course vers l’espace que les cellules ont quitté les laboratoires. - En effet, les photopiles représentent la solution idéale pour satisfaire les besoins en électricité à bord des satellites, ainsi que dans tout site isolé. Mais aussi pour produire un courant électrique sans pollution pour alimenter les réseaux de distribution.

Les cellules monocristallines
sont les photopiles de la première génération, elles sont élaborées à partir d’un bloc de silicium cristallisé en un seul cristal. Les cellules sont rondes ou presque carrées et, vues de près, elles ont une couleur uniforme.
Elles ont un rendement de 12 à 16%, mais la méthode de production est laborieuse.

Les cellules polycristallines sont élaborées à partir d’un bloc de silicium cristallisé en forme de cristaux multiples. Vues de près, on peut voir les orientations différentes des cristaux (tonalités différentes).
Elles ont un un rendement de 11 à 16%, mais leur coût de production est moins élevé que les cellules mono-cristallines.

Les modules photovoltaïques amorphes
ont un coût de production bien plus bas, mais malheureusement leur rendement n’est que 6 à 10% actuellement. Cette technologie permet d’utiliser des couches très minces de silicium qui sont appliquées sur du verre, du plastique souple ou du métal, par un procédé de vaporisation sous vide.

Les cellules monocristallines et polycristallines sont les plus répandues et étant fragiles, elles sont placées entre deux plaques de verre afin de former un module qui est relativement lourd. Le matériau de base est le silicium qui est très abondant, cependant la qualité nécessaire pour réaliser les cellules doit être d’une très grande pureté et son coût intervient de façon important dans le coût total. La pénurie actuelle (2006) de silicium de qualité, a créé une tension sur le marché et une augmentation du prix des cellules.
Les produits à film mince utilisent peu de matière première. Ils servent pour des applications électriques de faible puissance, comme des montres, des calculatrices, etc. Mais aussi plus récemment, comme revêtement des matériaux de toiture, comme des tuiles et des membranes étanches.

Les applications de générateurs photovoltaïques

- Alimentations électriques faibles telles que les calculettes ou les chargeurs de piles. Des modules PV fournissent du courant continu pour n’importe quel appareil alimenté par des piles.

- Installations autonomes comme les balises en mer, les lampadaires urbains ou les maisons en sites isolés, elles nécessitent le plus souvent un stockage de l’électricité à l’aide d’accumulateurs. S’il faut du courant alternatif, il faut ajouter et un onduleur.

- Installations ou centrales photovoltaïques connectées au réseau.
Un générateur photovoltaïque connecté au réseau n’a pas besoin de stockage d’énergie et élimine donc le maillon le plus problématique (et le plus cher) d’une installation autonome. C’est en fait le réseau dans son ensemble qui sert de réservoir d’énergie.

La photovoltaique c’est la conversion directe de lumière solaire en électricité. Le mot “photo” vient du grec qui veut dire lumière et “voltaique” vient du nom d’un physicien Italien Alessandro Volta qui a beaucoup contribué à la découverte de l’électricité et d’après qui on a aussi nommé l’unité de tension électrique le “volt”.

La photovoltaique c’est la manière la plus élégante de produire de l’électricité. Elle se produit sans bruit, sans parties mécaniques et sans que des produits toxiques soient libérés.

Voici une définition de ce qu’est l’énergie solaire photovoltaïque fournie par l’encyclopédie en ligne wikipedia.org .

“L’énergie solaire photovoltaïque est une forme d’énergie renouvelable permettant de produire de l’électricité par transformation d’une partie du rayonnement solaire grâce à une cellule photovoltaïque. Plusieurs cellules sont reliées entre-elles sur un module solaire photovoltaïque. Plusieurs modules sont regroupés pour former une installation solaire chez un particulier ou dans une centrale solaire photovoltaïque, qui alimente un réseau de distribution électrique.

Le terme photovoltaïque peut désigner soit le phénomène physique - l’effet photovoltaïque - ou la technologie associée.”