Les valeurs intérieures - Les modules solaires vus de plus près

95% des cellules solaires récentes sont composées de matériaux semi-conducteurs à base de silicium. On appelle semi-conducteurs les matériaux dont la conductivité électrique augmente sous l'influence de la lumière ou de la chaleur.

Pour fabriquer une cellule solaire, le silicium est dopé. Cette technique consiste à y introduire d'autres éléments chimiques pour ainsi créer soit un excès d'électrons (couche de type N) soit un manque d’électrons (couche de type P). Si deux couches semi-conductrices dopées différemment sont mises en contact, leur interface (jonction P-N) devient une zone propice à la création d’une charge d'espace.

Pour obtenir cet effet souhaité, le matériau de base subit généralement un faible dopage P alors que son revêtement en couche mince est fortement dopé de type N. Cette démarche permet de créer la zone de charge d’espace qui est nécessaire pour parvenir à séparer les porteurs de charge.  

Côté surface, le contact électrique est établi par une grille afin de permettre à la lumière du soleil de passer à travers les contacts et de pénétrer dans le silicium. En outre, les cellules solaires sont recouvertes d’une couche antireflet qui protège la cellule et réduit les pertes par le phénomène de la réflexion. C’est cette couche qui confère aux cellules solaires leur aspect bleu foncé typique.

Lorsque la lumière du soleil atteint la cellule solaire, l’impact des particules de lumière appelées photons provoque la création de couples de porteurs de charge, l’un portant une charge positive et l’autre une charge négative.

Sous l’influence du champ électrique dans la zone de charge d’espace, les porteurs de charge sont séparés. Les électrons y subissent une accélération vers l'électrode négative constituée par la surface exposée au soleil, alors que les porteurs de charge positive migrent vers l'électrode opposée.

L'excès d’électrons au sein du silicium de type N (pôle négatif) et le manque d’électrons au sein du silicium P (pôle positif) se traduisent par une tension électrique entre les contacts métalliques situés sur les faces avant et arrière.  Pour les cellules en silicium cristallin cette tension électrique est de l'ordre de 0,5 V, à puissance nominale de fonctionnement.

Si l'on établit un circuit électrique extérieur par le raccordement d'un appareil électrique, il circule un courant continu. Suite à la transformation du courant continu en courant alternatif à l’aide d’un onduleur, l'électricité produite par les cellules solaires peut alors être injectée dans le réseau de distribution électrique.