Les panneaux solaires photovoltaïques fonctionnent selon le principe de l’effet photovoltaïque, qui est la conversion directe de la lumière du soleil en électricité.

Les cellules photovoltaïques sont les éléments de base des panneaux solaires. Elles sont principalement fabriquées à partir de matériaux semi-conducteurs, le plus courant étant le silicium cristallin. Une cellule photovoltaïque typique se compose de plusieurs couches de matériaux, chacune ayant des propriétés spécifiques.

• Couche supérieure : Cette couche est généralement faite de silicium dopé avec des atomes de phosphore pour créer une couche négativement chargée (N). Cette région est riche en électrons.
• Couche inférieure : Cette couche est également en silicium, mais elle est dopée avec des atomes de bore pour créer une couche positivement chargée (P). Cette région est pauvre en électrons.
• Jonction P-N : La jonction entre les couches N et P crée une zone appelée jonction P-N. C’est là que se produit le phénomène de conversion de l’énergie lumineuse en électricité.

Lorsque la lumière du soleil atteint la cellule photovoltaïque, elle est composée de photons, qui sont des particules d’énergie lumineuse. Lorsqu’un photon frappe la cellule, il peut être absorbé par les atomes de silicium.

L’énergie du photon excite les électrons présents dans la couche N, leur permettant de se libérer de leurs atomes d’origine. Cependant, en raison de la jonction P-N, les électrons libérés sont forcés de se déplacer vers la couche P plutôt que de retourner à leur position initiale.

Ce déplacement crée un déséquilibre de charges électriques entre les deux couches, générant un champ électrique au niveau de la jonction P-N. C’est ce champ électrique qui permet de générer un courant électrique.

Pour collecter le courant électrique généré par les électrons excités, des contacts métalliques sont placés sur les côtés supérieur et inférieur de la cellule. Lorsque les électrons se déplacent vers la couche P, ils sont attirés par les contacts métalliques négatifs sur le côté supérieur de la cellule. Ce courant électrique peut ensuite être utilisé pour alimenter des appareils électriques ou être stocké dans des batteries.

Les cellules photovoltaïques individuelles ne produisent qu’une faible quantité de courant électrique. Pour augmenter la puissance de sortie, les cellules sont interconnectées en série ou en parallèle pour former des panneaux solaires. Ces panneaux peuvent ensuite être combinés pour former des installations solaires plus grandes, telles que des fermes solaires.

Il convient de noter que les panneaux solaires nécessitent une exposition directe à la lumière du soleil pour fonctionner de manière optimale et pour profiter du potentiel solaire. L’énergie solaire est convertie en électricité de manière continue tant que les photons frappent les cellules photovoltaïques. Ainsi, lorsque les panneaux solaires sont correctement orientés et exposés à la lumière solaire, ils peuvent générer de l’électricité de manière fiable et durable.

Les panneaux solaires photovoltaïques peuvent être utilisés pour alimenter des systèmes autonomes, tels que des lampes solaires ou des pompes à eau, ou être connectés au réseau électrique pour injecter l’électricité produite. Dans ce dernier cas, on parle de systèmes solaires raccordés au réseau, où l’électricité excédentaire peut être revendue à la compagnie d’électricité locale, permettant ainsi aux propriétaires de panneaux solaires de réduire leurs factures d’électricité ou même de gagner un revenu supplémentaire.

De plus, il est possible d’intégrer les panneaux solaires photovoltaïques dans des structures existantes, tels que les toits des bâtiments, les auvents de parking ou même les façades des immeubles, grâce à des installations appelées intégration architecturale. Cela permet une utilisation plus efficace de l’espace disponible et une intégration harmonieuse des panneaux solaires dans l’environnement bâti.

Il est important de noter que la quantité d’électricité produite par les panneaux solaires photovoltaïques dépend de plusieurs facteurs, notamment de l’intensité et de la durée de l’ensoleillement, de l’angle et de l’orientation des panneaux, ainsi que de l’efficacité des cellules photovoltaïques utilisées. Des progrès technologiques constants sont réalisés pour augmenter l’efficacité des panneaux solaires et améliorer leur capacité à générer de l’électricité même dans des conditions de faible luminosité ou de ciel nuageux.