LE PHOTOVOLTAÏQUE: Comment ça marche?

L'énergie solaire est disponible partout sur terre. Notre planète reçoit 15 000 fois l'énergie consommée par l'humanité... Reste à exploiter le surplus de l'énergie solaire grâce à la technologie photovoltaïque.
Un module photovoltaïque, dit "panneau solaire", convertit entre 3% et 30% de l'énergie solaire qu'il reçoit en courant électrique continu. Les surfaces nécessaires à l'exploitation de l'énergie solaire sont abondantes puisque 5% des déserts suffiraient pour alimenter la planète en énergie, mais la source (le soleil) n'est pas toujours disponible (nuit, nuages). Cette contrainte implique de pouvoir stocker l'énergie ainsi transformée pour subvenir aux ruptures naturelles d'alimentation, maillon faible du système d"énergie solaire photovoltaïque, les systèmes actuels de stockage ne répondant pas à ce besoin.
Pour résoudre les problèmes de stockage, il est possible de raccorder toute installation solaire photovoltaïque au réseau électrique général. Un générateur photovoltaïque est installé sur le toit et raccordé au réseau électrique. La maison, l'immeuble ou tout autre construction, alimentée par son toit équipé en panneaux solaires photovoltaïques, utilise l'énergie ainsi produite et vend son surplus de production d'énergie au réseau. Les programmes subventionnés mis en place ont eu pour objet le développement des équipements solaires photovoltaïques pour que la filière atteigne un stade industriel et que les coûts de production baissent.              
Le photovoltaïque autonome peut être compétitif, voire sans concurrence, même si le plus grand marché potentiel, le tiers-monde, est difficilement solvable. Electrifier les pays en développement apparaît de plus en plus comme une priorité peu coûteuse à l'échelle mondiale en utilisant des générateurs photovoltaïques. Si les programmes destinés à l'électrification d'un tiers de la planète demeurent lents à se mettre en place, des aides considérables sont imaginées pour favoriser la diffusion de toits photovoltaïque:

• Des subventions à l'investissement pour une installation solaire photovoltaïque.
• Un prix de rachat du kwh solaire garanti.
• Un système de bourse d'électricité verte.

Le Japon, les Pays-Bas et l'Allemagne ont été les précurseurs il y a une quinzaine d'années. L'Espagne, l'Italie, les USA et la France  les ont rejoints en 2002. La France a mis en place des incitations très intéressante:

• Prix de rachat élevé du kwh à 0.58 € (au 01/01/2010).
• Subventions sur les installations photovoltaïques intégrées au bâtiment de 4.6 € ou 6.1 € par Watt crête soit près des 3/4 du coût.
• 50% de crédit d'impôt pour une installation agrée.

Comment ça marche?
LE SYSTÈME
Une installation photovoltaïque a trois composants:

• Un module photovoltaïque installé sur le toit pour capter la lumière et générer du courant continu.
• Un ondulateur qui transforme le courant continu en courant alternatif de 230 volts, le rendant compatible au réseau.
• Un accumulateur ou batterie qui stocke l'électricité et continue à alimenter les équipements domestiques, même lorsque le soleil est moins présent.

LE PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
La cellule photovoltaïque capte la lumière et la transforme en courant électrique. Il existe trois types de cellules:

• Les cellules monocristallines, constituées d'un cristal à double couche (silicium), elles ont un bon rendement photovoltaïque mais ont un coût très élevé.
• Les cellules polycristallines sont constituées de plusieurs cristaux, ce qui diminue leur prix de fabrication.
• Les cellules amorphes dont le prix est très bas mais qui ont un rendement assez faible.

Chaque cellule est polarisée sur plusieurs couches:

• La couche supérieure est composée de silicium dopé par un élément contenant plus d'électrons que lui.
• La couche inférieure est composée de silicium  dopé par un élément contenant moins d'électrons que lui.

LE FONCTIONNEMENT

• La mise en contact des deux couches au moyen d'une jonction P-N permet le passage des électrons d'une couche à l'autre et donc la création d'un champ électrique permanent.
• Lorsque la lumière arrive sur le module photovoltaïque, il se crée un apport d'énergie: le courant produit est continu, permettant de la transformer en courant alternatif.
• Ce courant pourra ensuite être stocké grâce à l'accumulateur ou batterie.

LE SAVIEZ-VOUS?
Il existe deux technologies bien distinctes pour exploiter l'énergie solaire:

• La technologie photovoltaïque ou PV permet de produire de l'électricité à partir du rayonnement solaire grâce à des cellules dites photovoltaïques. L'électricité produite peut être utilisée localement ou revendue à un distributeur.
• Les panneaux solaires thermiques permettent de capter la chaleur produite par le rayonnement solaire. Cette énergie est ensuite utilisée pour chauffer de l'eau ou alimentation système de chauffage.