Solar cell researchThere are currently many research groups active in the field of photovoltaics in universities and research institutions around the world. This research can be categorized into three areas: making current technology solar cells cheaper and/or more efficient to effectively compete with other energy sources; developing new technologies based on new solar cell architectural designs; and developing new materials to serve as more efficient energy converters from light energy into electric current or light absorbers and charge carriers.
Réflexion (physique)vignette|upright=1|La loi de la réflexion en physique.|alt=Le rayon incident arrive sur la surface et est réfléchi. Les angles d'incidence et de réflexion sont identiques. vignette|Matsimäe Pühajärv, Estonie. La réflexion en physique est le brusque changement de direction d'une onde à l'interface de deux milieux. Après réflexion, l'onde reste dans son milieu de propagation initial. De multiples types d'ondes peuvent subir une réflexion.
Cellule photovoltaïqueUne cellule photovoltaïque, ou cellule solaire, est un composant électronique qui, exposé à la lumière, produit de l’électricité grâce à l’effet photovoltaïque. La puissance électrique obtenue est proportionnelle à la puissance lumineuse incidente et elle dépend du rendement de la cellule. Celle-ci délivre une tension continue et un courant la traverse dès qu'elle est connectée à une charge électrique (en général un onduleur, parfois une simple batterie électrique).
Film photovoltaïqueUn film photovoltaïque ou cellule solaire en couche mince ou encore couche mince photovoltaïque est une technologie de cellules photovoltaïques de deuxième génération, consistant à l'incorporation d'une ou plusieurs couches minces (ou TF pour ) de matériau photovoltaïque sur un substrat, tel que du verre, du plastique ou du métal. Les couches minces photovoltaïques commercialisées actuellement utilisent plusieurs matières, notamment le tellurure de cadmium (de formule CdTe), le diséléniure de cuivre-indium-gallium (CIGS) et le silicium amorphe (a-Si, TF-Si).
Rendement d'une cellule photovoltaïquevignette| Meilleurs rendements de différentes technologies de cellules photovoltaïques mesurés en laboratoire depuis 1976. Le rendement d'une cellule photovoltaïque, parfois noté η, est le rapport entre l'énergie électrique générée par effet photovoltaïque d'une part et l'énergie électromagnétique reçue par la cellule photovoltaïque sous forme de rayonnement solaire d'autre part. Avec la latitude et le climat du lieu d'installation, le rendement des cellules solaires d'un dispositif photovoltaïque détermine la production d'énergie électrique annuelle du système.
Cellule photovoltaïque organiquevignette|On peut apercevoir les cellules photovoltaïques organiques Les cellules photovoltaïques organiques sont des cellules photovoltaïques dont au moins la couche active est constituée de molécules organiques. Leur développement constitue une tentative de réduction du coût de l'électricité photovoltaïque, sans conteste la principale barrière pour cette technologie, mais on espère aussi qu'elles seront plus fines, flexibles, faciles et moins chères à produire, tout en étant résistantes.
Multi-junction solar cellMulti-junction (MJ) solar cells are solar cells with multiple p–n junctions made of different semiconductor materials. Each material's p-n junction will produce electric current in response to different wavelengths of light. The use of multiple semiconducting materials allows the absorbance of a broader range of wavelengths, improving the cell's sunlight to electrical energy conversion efficiency. Traditional single-junction cells have a maximum theoretical efficiency of 33.16%.
Panneau photovoltaïque à concentrationUn panneau photovoltaïque à concentration, parfois simplement dénommé « panneau à concentration » est un module solaire photovoltaïque composé d'une série de dispositifs optiques de concentration de la lumière (lentilles ou miroirs) sur des cellules photovoltaïques (qui doivent être refroidies si le taux de concentration est élevé). Le composant le plus cher d'un module est - de loin - la cellule photovoltaïque.
Cellule solaire à pigment photosensibleUne cellule solaire à pigment photosensible parfois appelée cellules Grätzel (en anglais, Dye-sensitized solar cell ou DSC) est un système photoélectrochimique inspiré de la photosynthèse végétale qui, exposé à la lumière (photons), produit de l’électricité. Elle est souvent désignée par l'acronyme dérivé de son appellation en anglais : dye-sensitized solar cell, DSC, DSSc voire DYSC). Les cellules Grätzel ont été nommées ainsi en référence à son concepteur, Michael Grätzel, de l’École polytechnique fédérale de Lausanne.
Quantum dot solar cellA quantum dot solar cell (QDSC) is a solar cell design that uses quantum dots as the captivating photovoltaic material. It attempts to replace bulk materials such as silicon, copper indium gallium selenide (CIGS) or cadmium telluride (CdTe). Quantum dots have bandgaps that are adjustable across a wide range of energy levels by changing their size. In bulk materials, the bandgap is fixed by the choice of material(s).
Luminescent solar concentratorA luminescent solar concentrator (LSC) is a device for concentrating radiation, solar radiation in particular, to produce electricity. Luminescent solar concentrators operate on the principle of collecting radiation over a large area, converting it by luminescence (specifically by fluorescence) and directing the generated radiation into a relatively small output target. Initial designs typically comprised parallel thin, flat layers of alternating luminescent and transparent materials, placed to gather incoming radiation on their (broader) faces and emit concentrated radiation around their (narrower) edges.
Réflexion totaleEn optique géométrique, le phénomène de réflexion totale survient lorsqu'un rayon lumineux arrive sur la surface de séparation de deux milieux d'indices optiques différents avec un angle d'incidence supérieur à une valeur critique : il n'y a alors plus de rayon réfracté transmis et seul subsiste un rayon réfléchi. Ce phénomène n'intervient que lorsque le rayon lumineux incident se trouve dans un milieu d'indice de réfraction plus grand que l'éventuel rayon réfracté : réfraction de type verre/air par exemple.
Foyer (optique)En optique géométrique, un foyer est un point vers lequel convergent les rayons lumineux issus d'un point après leur passage dans un système optique. Son nom provient de l'extension du sens mathématique. Ce terme concorde avec son étymologie puisqu'il est possible d'allumer un feu à l'aide d'une lentille convergente en concentrant les rayons du Soleil en un seul point : le foyer (technique employée selon la légende par Archimède). Le concept de foyer nécessite d'avoir un système stigmatique (au moins de manière approchée ou dans l'approximation de Gauss).
Diffuse reflectionDiffuse reflection is the reflection of light or other waves or particles from a surface such that a ray incident on the surface is scattered at many angles rather than at just one angle as in the case of specular reflection. An ideal diffuse reflecting surface is said to exhibit Lambertian reflection, meaning that there is equal luminance when viewed from all directions lying in the half-space adjacent to the surface.
Waveguide (optics)An optical waveguide is a physical structure that guides electromagnetic waves in the optical spectrum. Common types of optical waveguides include optical fiber waveguides, transparent dielectric waveguides made of plastic and glass, liquid light guides, and liquid waveguides. Optical waveguides are used as components in integrated optical circuits or as the transmission medium in local and long-haul optical communication systems.
Traitement antirefletvignette|Schéma de principe d'un traitement antireflet. On observe un phénomène d'interférence dans la couche de traitement d'une épaisseur de λ/4. Un traitement antireflet est un traitement de surface permettant de diminuer la part de lumière réfléchie et donc augmenter la part de lumière transmise au travers d'un dioptre. Il existe plusieurs méthodes : certaines consistent à déposer un assemblage lamellaire de matériaux diélectriques en surface, d'autres à effectuer une corrugation de la surface du matériau.
Specular reflectionSpecular reflection, or regular reflection, is the mirror-like reflection of waves, such as light, from a surface. The law of reflection states that a reflected ray of light emerges from the reflecting surface at the same angle to the surface normal as the incident ray, but on the opposing side of the surface normal in the plane formed by the incident and reflected rays. This behavior was first described by Hero of Alexandria (AD c. 10–70). Later, Alhazen gave a complete statement of the law of reflection.
Cellule CIGSLe sigle CIGS (pour les éléments chimiques cuivre, indium, gallium et sélénium) désigne à la fois : une technique d'élaboration des cellules photovoltaïques en couches minces et de haute performance. le matériau semiconducteur fait d'un alliage permettant de réaliser ces cellules. Dans le CIGS, la concentration d'indium et de gallium peut varier entre du séléniure de cuivre et d'indium (CIS) pur, et du séléniure de cuivre et de gallium (CGS) pur. C’est un semi-conducteur à structure de chalcopyrite.
Theory of solar cellsThe theory of solar cells explains the process by which light energy in photons is converted into electric current when the photons strike a suitable semiconductor device. The theoretical studies are of practical use because they predict the fundamental limits of a solar cell, and give guidance on the phenomena that contribute to losses and solar cell efficiency. Photons in sunlight hit the solar panel and are absorbed by semi-conducting materials. Electrons (negatively charged) are knocked loose from their atoms as they are excited.
Solar panels on spacecraftSpacecraft operating in the inner Solar System usually rely on the use of power electronics-managed photovoltaic solar panels to derive electricity from sunlight. Outside the orbit of Jupiter, solar radiation is too weak to produce sufficient power within current solar technology and spacecraft mass limitations, so radioisotope thermoelectric generators (RTGs) are instead used as a power source. The first practical silicon-based solar cells were introduced by Russell Shoemaker Ohl, a researcher at Bell Labs in 1940.
