Une cellule solaire, également appelée cellule photovoltaïque, est le nom donné à un dispositif de captage d’énergie. Il absorbe la lumière du soleil et la transforme en électricité grâce à l’effet photovoltaïque. Ces cellules ont considérablement évolué depuis leur création, et au cours des dernières années, des progrès particulièrement importants ont été réalisés dans cette technologie.
Plus simplement, une cellule solaire fonctionne en absorbant la lumière du soleil. Les photons de la lumière pénètrent dans le panneau et sont absorbés par une sorte de matériau semi-conducteur. La plupart des produits contemporains sont fabriqués à partir de silicium, bien que d’autres substances soient expérimentées en tant que semi-conducteurs pour les rendre plus rentables et écologiques. Les électrons sont alors libérés de leur atome hôte et se déplacent librement sous forme d’électricité. À partir de la cellule solaire, cette électricité traverse ensuite un réseau plus grand, où elle est transformée en électricité à courant continu (CC), qui peut ensuite être convertie en courant alternatif (CA).
L’effet photovoltaïque a été présenté pour la première fois au début du XIXe siècle. Dans les années 19, l’idée a été mise en pratique dans la création de la première cellule solaire, fabriquée avec du sélénium comme semi-conducteur. Le premier était efficace d’environ 1880%, ce qui signifie qu’il a réussi à capturer 1% de l’énergie solaire totale qui a frappé la cellule.
En 1954, Bell Labs a découvert que le silicium pouvait être légèrement modifié pour le rendre incroyablement photosensible. Cela a conduit à la révolution moderne des cellules photovoltaïques, les premières cellules au silicium fonctionnant à environ 6 % d’efficacité. En 1958, un satellite, le Vanguard 1, a été lancé avec eux comme source d’énergie. Cela a permis au satellite de rester indéfiniment en orbite géosynchrone, car il ne dépendait pas d’une quantité finie de carburant.
Au cours des années 1970 et 1980, la technologie solaire a continué de s’améliorer. En 1988, ceux fabriqués en série étaient capables d’une efficacité de 17%, et à la fin de la décennie, ceux fabriqués à partir d’arséniure de gallium et de silicium avaient dépassé l’efficacité de 20%. À la fin des années 1980, un nouveau type de technologie est également apparu, utilisant des lentilles pour concentrer la lumière du soleil sur une seule cellule. Cette densité d’énergie élevée a permis des rendements allant jusqu’à 37 % à l’époque.
Il existe trois principales classifications de cellules solaires, appelées « générations » en raison de l’apparition des premières technologies. Une cellule de première génération est ce à quoi la plupart des gens pensent quand ils pensent à cette technologie. Ils représentent environ 90 % des cellules solaires dans le monde et ont un rendement théorique maximum d’environ 33 %.
Une cellule solaire de deuxième génération est conçue pour être nettement moins chère et plus facile à produire. En utilisant des technologies telles que la galvanoplastie et le dépôt en phase vapeur, celles de deuxième génération peuvent être produites en masse à un prix relativement bas. Ils ne sont généralement qu’un film mince d’une sorte de matériau, tel que du silicium amorphe ou du tellurure de cadmium, appliqué en une feuille très mince sur un matériau comme la céramique ou le verre.
Les cellules de troisième génération utilisent la technologie de deuxième génération et tentent d’améliorer considérablement leur efficacité. Ce sont les technologies de pointe, essayant de nouvelles méthodes de concentration, utilisant de la chaleur supplémentaire pour augmenter la tension générée, et d’autres technologies pour travailler vers des rendements cibles dans la plage de 30 à 60 %.