L’effet photovoltaïque a été découvert en 1839 par Antoine Becquerel. Depuis, son application n’a cessé de s’améliorer et de se diversifier, notamment grâce aux matériaux semi-conducteurs.
Les différents type de cellules
À l’heure actuelle, il existe sur le marché de nombreux types de cellules photovoltaïques, en voici les principales :
- Les cellules photovoltaïques en silicium amorphe, de couleur grise foncées. Relativement peu chères mais possédant un rendement énergétique assez faible (de 5 à 7% en plein soleil). Elles sont principalement utilisées dans les objets du quotidien comme les calculatrices, les montres… Elles peuvent également s’adapter sur des supports souples.
- Les cellules photovoltaïques en silicium monocristallin (un seul cristal), généralement de couleur bleu foncé. Bien plus chères mais avec un rendement très supérieur, de l’ordre de 150 Wc/m2.
- Les cellules photovoltaïques en silicium polycristallin qui, comme leur nom l’indique, sont formées de plusieurs cristaux. Leur couleur est bleue et on peut y distinguer à l’intérieur, les cristaux. Leur rendement est un peu moins bon que les cellules composée d’un seul cristal (environ 100 Wc/m2) mais leur coût est aussi moins élevé.
- Les cellules photovoltaïques tandem. Composées de deux cellules simples comme, par exemple, une amorphe et une cristalline, ce qui permet d’associer les avantages des deux et d’obtenir un très bon rendement. Le problème est que leur prix est élevé.
- les cellules photovoltaïques organiques, fruit de la recherche des années 90 et ayant pour objectif la diminution des coûts de production. Élaborées à partir du pétrole, leur cellules sont composées de molécules organiques. Elles sont cependant encore en phase de développement.
- Les cellules polymères photovoltaïques. Il s’agit d’une technologie extrêmement récente et encore en cours d’expérimentation. Nous ne nous y arrêterons pas pour le moment, cela fera peut-être ultérieurement l’objet d’un article spécifique.
- Les cellules photovoltaïques multi-jonction, conçues principalement pour le domaine spatial. Elles sont assemblées en couches minces dont chacune est constituée de semi-conducteurs différents. Leur rendement énergétique est exceptionnel et leur coût de fabrication très élevé.
- Les concentrateurs photovoltaïques (CPV). C’est une technologie encore en cours d’expérimentation qui permet d’utiliser des éléments optiques (miroirs, lentilles, gels…) pour concentrer l’énergie solaire captée afin de la rediriger vers des panneaux photovoltaïques. Un projet de centrale photovoltaïque de ce type est actuellement en cours de réalisation en Espagne.
- Les cellules photovoltaïques CIGS (cuivre, indium, gallium, sélénium), composées de semi-conducteurs utilisant cette variété de matériaux. Cette technologie n’est toutefois pas amenée à se développer à grande échelle, car certains de ces matériaux ne sont produits qu’en quantité infinitésimale sur terre.
- Les cellules de Graetzel, qui portent le nom de leur inventeur Michael Grätzel, autrement nommées cellules à pigments photosensibles. C’est une idée inspirée de la photosynthèse des plantes. Cette technologie encore expérimentale associe notamment l’oxyde d’étain, l’oxyde de titane et un composant électrolytique pour capter le rayonnement solaire.
Chacun de ces différents types de cellules photovoltaïques peut être utilisé de façon individuelle ou associé, par exemple, à la fabrication de capteurs photovoltaïques. Ce domaine promet de grandes avancées dans les années à venir. Ces technologies vont donc encore évoluer, s’améliorer et leur coût de fabrication diminuer.