Principe [1]:
Un panneau solaire est constitué de deux couches : une couche négative car dopée au bore (élément ayant trois électrons de trop sur sa couche de valence) et une autre couche positive car dopée au phosphore (élément où il manque trois électrons sur sa couche externe).
La zone centrale est un « filtre », ne laissant passer les électrons que dans un sens : de la zone positive à la zone négative sous l’action des photons. Le seul moyen que les électrons aient pour rejoindre la zone positive est de passer par le fil électrique. Or la circulation d’électrons dans un fil s’appelle le courant électrique. La différence de potentiel entre les bornes de la cellule est toujours de 1.6 Volt. Ainsi pour que ce courant soit utilisé par des appareils électroménagers, les cellules sont montées en parallèles pour augmenter l’intensité et en série pour augmenter la tension. De plus il est nécessaire de posséder un onduleur pour élever cette tension qui est alors encore faible (environ 20 à 30 V).
Les différentes technologies :
Il existe trois technologies de panneau solaire : les panneaux en silicium polycristallin, monocristallin et enfin amorphes.
Le début de la fabrication des cellules est commun aux trois technologies. La première étape consiste à la purification du silicium. Celui-ci doit être d’une plus grande pureté possible.
Les cellules polycristallines sont constituées de plusieurs cristaux de silicium. Aujourd’hui, c’est la technologie la plus courante car son coût est relativement abordable et possède un rendement acceptable 10 à 15 %.
Les cellules monocristallines quant à elles subissent d’autres traitements coûteux mais présentent grâce à leur silicium isotrope des rendements bien meilleurs de l’ordre de 15 à 20 %.
Enfin les cellules en silicium amorphe sont sur la bonne voie car ce sont les seules pouvant être facilement intégrées dans l’architecture car elles sont facilement déformables et pliables : pour les téléphones portables. Cependant leur taux de rendement n’est que de 8% en moyenne.
A noter que la recherche sur des cellules photovoltaïques de IIIème génération composées de nanomatériaux et à base d’oxyde de titane permettraient de dépasser la limite de conversion d’énergie théorique actuelle qui est de 32% notamment en utilisant un plus large spectre.