Chapitre 1 : Etat de l’Art
1.3 Applications du disulfure de germanium nanodivisés ou poreux
1.3.3 Le photovoltaïque
Concrètement, l'énergie photovoltaïque désigne l'énergie captée par des panneaux solaires et transformée en électricité. Cette dernière offre une réponse durable aux enjeux énergétiques actuels en limitant les émissions de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, ce qui constitue une alternative aux énergies fossiles. L’énergie est produite grâce à l'excitation d'atomes de silicium, constituant principal des cellules des panneaux solaires, par les photons issus du rayonnement solaire.
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L’effet photovoltaïque schématisé figure 1.7, désigne la capacité que possèdent certains matériaux, notamment les semi-conducteurs, à convertir les différentes composantes de la lumière du soleil en électricité. De ce fait, les électrons accompagnés de leurs contres charges se déplacent vers la jonction entre la couche semi conductrice dopé N donneuse d’électrons, et celle dopée P acceptrice d’électrons. Lorsque les contres charges positives rejoignent les électrons au niveau de cette jonction, une tension est générée. Dans ce cas, si une connexion extérieure est établie par l’intermédiaire d’un câble conducteur, alors un courant électrique continu est créé [171].
Les capteurs des cellules photovoltaïques offrent un rendement allant jusqu’à 16% pour du monocristallin ou 14% pour des capteurs polycristallin, tandis que le rendement est de 6% pour des capteurs amorphes. Les matériaux constituant les panneaux photovoltaïques sont composés de plusieurs couches. La première est une couche protectrice qui laisse passer les phonons du rayonnement lumineux.
Figure 1.7 : Schéma du fonctionnement d’une cellule photovoltaïque Lumière du soleil Trou (+) Electron (-) Semi-conducteur dopé P Semi-conducteur Jonction P-N Energie
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Ensuite, la couche inferieure est composé de matériaux conducteurs transparents pour accéder à la couche dopée P, la jonction étant composée de silicium et d’autres éléments comme le germanium. Puis se trouve la couche dopée N sous laquelle est placée une couche toujours conductrice mais réflective pour ne pas perdre en rendement. L’électricité produite en courant continu est transformée en courant alternatif par un onduleur. Le système peut aussi être équipé de batteries, destinées à stocker l’électricité. La quantité d’énergie récupérable en un lieu donné est proportionnelle à la surface exposée à la lumière du soleil, ce qui confère au photovoltaïque un caractère modulaire et flexible, faisant grandement varier la surface des capteurs. Le photovoltaïque est une énergie renouvelable puisque le rayonnement du soleil est une source d’énergie primaire inépuisable [172].
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