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La cellule photovoltaïque :

La  cellule composée principalement de silicium (semi-conducteur utilisé en électronique), a la particularité de créer un déplacement d’électrons (électricité) lorsqu’elle est frappée par des photons (lumière). Cet effet « photovoltaïque » a été découvert par Henri BECQUEREL en 1839 mais les premières applications ont eu lieu en 1960 pour les satellites. Le courant continu produit est indique à ceux des piles ou batteries d’où parfois l’appellation  de « photopiles ».

Le module photovoltaïque :

Pour augmenter la résistance de l’ensemble, les cellules photovoltaïques sont encapsulées entre du verre en face avant et généralement du tedlar en face arrière (préféré au verre pour des raisons de poids). Ainsi le module est extrêmement résistant, notamment contre la grêle.

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

La première photopile a été développée aux Etats-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 types cellules qui composent les modules PV :

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, vue 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. Vue de près, on peut voir des orientations différentes des cristaux (tonalités différentes).
Elles ont un rendement de 11 à 16 %, mais leur coût de production est moins élevé que les cellules monocristallines.

Les cellules amorphes ont un coût de production bien plus bas, mais malheureusement leur rendement n’est que de 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 2 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 doit être d’une très grande pureté pour réaliser les cellules et donc, son coût intervient de façon importante dans le prix 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 de matériaux de toiture, comme des tuiles et des membranes étanches.