Le rouge et le noir

Pages: 6 (1321 mots) Publié le: 29 décembre 2011
L’effet photovoltaïque correspond à l’apparition d’une différence de potentiel entre les deux côtés d’une jonction semi-conductrice sous l’action d’une radiation lumineuse.

En plaçant en série différents semi-conducteurs sensibles à la lumière, Antoine Becquerel constata l’existence d’une polarité dans ce dispositif. En effet, pour une longueur d’onde suffisamment courte, le rayonnementprovoque le déplacement d’électrons d’un conducteur à l’autre : une différence de potentiel apparaît alors aux deux bornes du dispositif, constituant ainsi une pile.

Les cellules utilisent des matériaux semi-conducteurs qui produisent des porteurs de charges (électrons et trous) en absorbant des photons.

Le matériau est alors photoconducteur. Si l’on applique une tension aux bornes du matériau, uncourant circule ; celui-ci varie avec la longueur d'onde du rayonnement : le matériau est un dipôle passif.

Pour réaliser un dispositif actif tel qu'une photopile, il est nécessaire de réaliser, à la surface du semi-conducteur, une jonction P-N.

Au voisinage de la jonction, il se crée une zone où l’on ne trouve ni trous, ni électrons. La présence de porteurs de charges de signes opposés depart et d’autre de cette zone induit un champ électrique, donc une tension.

Cette tension interne constitue la source de potentiel, et les photoporteurs générés par le rayonnement, la source de courant. La tension de sortie, de l'ordre du volt, et les densités de courant étant faibles, on réalise des modules photovoltaïques en associant, en série et en parallèle, différentes cellulesélémentaires.

Voici ce qui se passe à l’intérieur d’un dispositif, semblable à une cellule photovoltaïque, constitué de deux semi-conducteurs.
photovoltaïque



La démarche suivante consiste a expliquer comment fonctionne un certain type de panneau solaire. Notre démarche étant de montrer la technique la plus utilisée a ce jour, malgré les différents moyens de receuillir de l'énergie solaire, nousallons développer sur la cellule au silicium. Le principe de fonctionnement d'une cellule photovoltaïque au silicium consiste a combiner trois phénomène physiques:

I. La structure de la cellule photovoltaïque

Une cellule photovoltaïque est constituée de plusieures couches. on trouve au centre de cette cellule, une couche avec porteurs de charges libres négative (N) en contact avec une autrecouche avec porteurs de charges libres positives (P). De part et autre du coeur de la cellule, on a une couche conductrice (K) autrement dit une grille métallique, puisqu'il faut que cette couche soit conductrice et ne subisse pas des phénomène de corrosion. On a donc une couche qui sert de cathode (pôle +) recouvrant la couche semi-conductrice dopée N et une couche qui joue le rôle de l'anode(pôle -)en dessous la couche semi-conductrice P. Aussi le silicium est très réflecteur, on place donc un revêtement anti-réfléxion sur le dessus de la cellule. Enfin on trouve une couche de verra qui protège la cellule. Ces couvertures de potections sont indispensables car la cellule est très fragille.L'épaisseur totale de la cellule est de l'odre du milimètre. Pour finir, on relie les cellules entreelles, constituant alors le panneau solaire, afin d'obtenir une puissance suffisante.



II. Le fonctionnement



a-L'absorption de la lumière dans le matériau

La lumière est composée de photons. Les photons sont des élements capables de traverser la lumière et de la pénétrer. Plus généralement un rayon lumineux qui arrive sur un objet peut subir trois évenements optiques:

-laréflexion: la lumière est renvoyer par la surface de l'objet

-la transmission:la lumière traverse l'objet

-l'absorption:la lumière pénètre dans l'objet et n'en ressort pas, l'énergie est alors restituée sous une autre forme

b-Le transfert de l'énergie lumineuse aux électrons

Les charges élémentaires qui vont produire le courant électrique sous illumination sont des électrons,(de charge...
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