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L'ELECTRICITE PHOTOVOLTAIQUE

L'effet photovoltaïque permet de convertir l'énergie solaire (photons) en énergie électrique (mouvement des électrons), c'est ce que l'on appelle l'effet photoélectrique.Grâce à ce phénomène, l'effet photovoltaïque va être en fait le transport d'électrons à l'intérieur d'un matériau dit semi-conducteur. Les semi-conducteurs sont des éléments appartenant à la quatrième colonne du tableau de classification périodique de Mendeleïev, qui sont sous certaines conditions, conducteurs et que l'on peut améliorer par un dopage.

Le dopage est l'opération qui consiste, soit à diminuer le nombre d'électrons dans le matériau, soit à l'augmenter. Pour cela on va substituer à l'intérieur du cristal, un atome du semi-conducteur respectivement par un atome de la colonne III ou V du tableau. Ainsi on définit deux types de dopage, le dopage P (déficitaire en électrons) et N(excédentaire en électrons).

Pour le dopage P, une des quatre liaisons faites entre les atomes du semi-conducteur et le dopant, se trouve constituée de la mise en commun d'un seul électron SEULEMENT au lieu de deux. Un trou est créé. Pour le dopage N, c'est l'inverse, une des liaisons est constituée de la mise en commun de 3 électrons au lieu de deux. Il y aura donc un électron excédentaire qui pourra se déplacer au sein du cristal.




Lorsque la couche dopée N et la couche dopée P sont mises en contact, les électrons en excès dans la première diffusent dans la seconde. La zone initialement dopée N devient chargée positivement, et la zone initialement dopée P chargée négativement. Il se crée donc entre elles un champ électrique qui tend à repousser les électrons dans la zone N et les trous vers la zone P. Il y a donc recombinaison des charges au niveau de la surface de contact et création d'une différence de potentiel, c'est une barrière de potentiel. Une jonction (dite P-N) a été formée.

Le matériau le plus utilisé comme semi-conducteur, est le Silicium (Si). Il est peu cher et abondant sur terre. Il existe différentes formes de ce matériau (Silicium amorphe, monocristallin, polycristallin,..), possédant chacun leurs propriétés. Cela peut-être le prix ou le rendement selon la variation de l'ensoleillement. On forme ainsi de petites plaquettes de Silicium dopées N et P et équipées de collecteurs, que l'on appelle cellules photovoltaïques. Ces cellules forment un module ou un laminé selon le cas, donnant ainsi un panneau solaire photovoltaïque. On les utilise pour électrifier toutes sortes d'utilisations. A la maison, pour la consommation des appareils électriques ou pour le chauffage, en industrie, aussi. En outre, un des avantages du solaire est sa mobilité, et peut-être utilisé dans des endroits reculés et isolés.


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