Chapitre I : Les générateurs
photovoltaïques
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solaires photovoltaïques. Il s'agit d'un dispositif
semi-conducteur à base de silicium délivrant une tension de
l'ordre de 0,5 à 0,8 V [2], [3].
Dans la majorité des cas, la cellule
photovoltaïque est en effet fabriquée à partir de deux
couches de silicium (matériau semi-conducteur) :
- Une couche dopée avec du bore qui possède
moins d'électrons que le silicium, cette zone est donc dopée
positivement (zone P). Elle est couverte d'une plaque qui joue le rôle
d'anode.
- Une couche dopée avec du phosphore qui possède
plus d'électrons que le silicium, cette zone est donc dopée
négativement (zone N). Elle est couverte d'une plaque qui joue le
rôle de cathode. En mettant en contact ces deux plaques
polarisées, on obtient une jonction PN (Positive-négative). Le
fait de créer une telle jonction, fait apparaitre un champ
électrique interne.
Figure I.1 : Schéma de principe de la
conversion photovoltaïque [4]
Dans une cellule photovoltaïque, lorsqu'un photon
(particule de lumière) est absorbé par le semi-conducteur, il
donne naissance à un électron et à un "trou". En effet, ce
photon va transmettre son énergie à un électron (particule
négative) qui va alors se libérer de l'attraction de son noyau et
donc laisser un " trou " (chargé positivement) derrière lui. Pour
obtenir un courant électrique, les charges positives (" trous ") et
négatives (électrons) doivent être séparées
puis attirées vers l'extérieur.
C'est à ce moment qu'intervient le champ
électrique interne créé par la jonction PN : c'est lui
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Chapitre I : Les générateurs
photovoltaïques
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qui va repousser les électrons dans la zone N et donc
séparer les charges. Les porteurs de charges sont ensuite,
collectés par l'intermédiaire d'une grille, qui fait office
d'anode, à l'avant et un contact, qui fait office de cathode, à
l'arrière. On obtient alors une tension continue d'environ 0,5 V entre
ces électrodes.
I.3. Technologies et structure extérieure des
cellules PV
La réalisation d'une cellule PV se fait à l'aide
de nombreux matériaux semi-conducteurs. En effet, trois principales
technologies existent sur le marché qui sont essentiellement le silicium
cristallin, les couches minces et les cellules organiques. L'évolution
de la production des différentes technologies est montrée sur la
figure I.2.
Figure I.2: Evolution de la production mondiale
des différentes technologies de cellules PV
[5]
D'après la figure I.2, nous voyons bien que le silicium
cristallin est de plus en plus utilisé dans la fabrication des cellules
PV. Toutes ces technologies coexistent sur le marché mais en
réalité, industriellement, le silicium cristallin domine le
marché à plus de 80% [5]. Ceci est dû au fait que, la
silice, aussi appelée dioxyde de silicium (SiO2) est un minéral
très présent sur notre planète donc moins chère.
Par ailleurs, il est non toxique et représente 25% de la masse de notre
croûte terrestre, ce qui en fait l'élément le plus
répandu après l'oxygène.
Cependant, il existe trois technologies des cellules PV
à base du silicium majoritairement présentes et reconnues sur le
marché selon la figure I.3.
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