Les cellules photovoltaïques, cœur des panneaux solaires

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De nombreuses cellules photovoltaïques ont vu le jour pour exploiter au mieux la lumière du Soleil au travers de panneaux solaires. Afin de produire de l’électricité, silicium, terres rares ou plastiques sont employés, mais chaque technologie a des atouts et des faiblesses dans ce domaine prometteur.

  
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Le Soleil fournit chaque année suffisamment d'énergie pour répondre plus de 7.500 fois aux besoins de la population mondiale. Progressivement, de nouvelles installations solaires voient le jour en France pour tirer profit de cette ressource. La production d'électricité est assurée par des structures parfois épaisses de quelques micromètres seulement : les cellules photovoltaïques, coeur des panneaux solaires.

La société actuelle veut faire la part belle aux énergies renouvelables, c'est-à-dire dont la ressource ne diminue pas à l'échelle d'une vie humaine. Deux exemples sont le vent ou la lumière solaire. Ces dernières années, la lumière de l'astre du jour est particulièrement prisée par de nombreux particuliers et industriels, qui hésitent de moins en moins à installer des panneaux solaires sur leurs toits. Pour preuve, le parc photovoltaïque raccordé au réseau d'ERDF en France métropolitaine affichait en 2005 une puissance cumulée de 5 mégawatts (MW). Elle est maintenant supérieure à 3.339 MW (chiffre à fin juin 2013).

L’énergie solaire est exploitée par l’Homme pour produire de l’électricité à l’aide de cellules photovoltaïques, coeur des panneaux solaires, mais elle est également à l’origine du cycle de l’eau, des vents ou encore de la photosynthèse pratiquée par les végétaux. © Claudio Vaccaro, Flickr, cc by nc nd 2.0

Pour mieux aborder ce sujet, Futura-Sciences était présent aux Journées nationales du photovoltaïque (JNPV) qui se sont tenues à Chantilly en décembre 2012. Nous nous sommes alors rendu compte à quel point la recherche, ici française, est active dans ce domaine qui est toujours en constante évolution. Il serait trop long d'aborder en détail toutes les recherches et améliorations. Les présentations technologiques qui vont suivre gardent donc une certaine hauteur par rapport à ces avancées.

Jean-Luc Wingert, ingénieur conseil énergie et environnement, nous parles des enjeux de l'énergie solaire  © Futura-Sciences

À travers ce dossier, Futura-Sciences a souhaité, après avoir rappelé la place de l'énergie solaire dans le monde et son histoire, décortiquer les panneaux solaires pour en découvrir le cœur : la cellule photovoltaïque. Son principe de fonctionnement sera tout d'abord décrit en détail, puis les principales technologies seront passées en revue (silicium cristallin ou amorphe, CdTe, CIGS, CZTS, etc.). Leurs avantages ou inconvénients, mais aussi leurs procédés de fabrication et leurs performances actuelles n'auront bientôt plus aucun secret pour vous. Parce que notre époque l'impose, il sera également question de leur impact sur l'environnement et de leur recyclage. Bonne lecture.