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1. Principe
Une cellule photovoltaïque est assimilable à une diode photo-sensible, son fonctionnement est basé sur les propriétés des matériaux semi-conducteurs.
La cellule photovoltaïque permet la conversion directe de l'énergie lumineuse en énergie électrique. Son principe de fonctionnement repose sur l'effet photovoltaïque.
En effet, une cellule est constituée de deux couches minces d'un semi-conducteur. Ces deux couches sont dopées différemment :
• Pour la couche N, apport d'électrons périphériques
• Pour la couche P, déficit d'électrons.
Ces deux couches présentent ainsi une différence de potentiel. L'énergie des photons lumineux captés par les électrons périphériques (couche N) leur permet de franchir la barrière de potentiel et d'engendrer un courant électrique continu. Pour effectuer la collecte de ce courant, des électrodes sont déposées par sérigraphie sur les deux couches de semi-conducteur (cf. figure 1). L'électrode supérieure est une grille permettant le passage des rayons lumineux. Une couche anti-reflet est ensuite déposée sur cette électrode afin d'accroître la quantité de lumière absorbée.
Figure 1 : Schéma d'une cellule élémentaire.
2. Technologies de cellules solaires
Le matériau le plus répandu dans les photopiles ou cellules solaires est le silicium, semi-conducteur de type IV. Il est dit tétravalent, cela signifie qu'un atome de silicium peut se lier avec quatre autres atomes de même nature.
On utilise également l'arséniure de gallium et des couches minces comme de CdTe (tellurure de cadmium) et le CIS (cuivre-indium-disélénium) et encore le CIGS.
Il existe plusieurs types de cellules solaires :
• Les cellules monocristallines
• Les cellules polycristallines
• Les cellules CdTe, CIS, CIGS
Le tableau suivant présente les rendements typiques et théoriques que l'on peut obtenir avec ces différentes technologies.
Tableau 1 : Rendements des différentes technologies.
