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 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).
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%.
Silicium amorpheLe silicium amorphe, généralement abrégé a-Si, est la variété allotropique non cristallisée du silicium, c’est-à-dire dans lequel les atomes sont désordonnés et ne sont pas rangés de façon régulière définissant une structure cristalline. Le silicium amorphe peut être déposé en couches minces à basse température sur un grand nombre de substrats, permettant d'envisager une grande variété d'applications microélectroniques. Ce matériau semi-conducteur est couramment utilisé pour réaliser certains panneaux solaires photovoltaïques.
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).
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.
Champ électriquethumb|Champ électrique associé à son propagateur qu'est le photon. right|thumb|Michael Faraday introduisit la notion de champ électrique. En physique, le champ électrique est le champ vectoriel créé par des particules électriquement chargées. Plus précisément, des particules chargées modifient les propriétés locales de l'espace, ce que traduit justement la notion de champ. Si une autre charge se trouve dans ce champ, elle subira l'action de la force électrique exercée à distance par la particule : le champ électrique est en quelque sorte le "médiateur" de cette action à distance.
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.
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.
Timeline of solar cellsIn the 19th century, it was observed that the sunlight striking certain materials generates detectable electric current – the photoelectric effect. This discovery laid the foundation for solar cells. Solar cells have gone on to be used in many applications. They have historically been used in situations where electrical power from the grid was unavailable. As the invention was brought out it made solar cells as a prominent utilization for power generation for satellites.
Champ électromagnétiqueUn champ électromagnétique ou Champ EM (en anglais, electromagnetic field ou EMF) est la représentation dans l'espace de la force électromagnétique qu'exercent des particules chargées. Concept important de l'électromagnétisme, ce champ représente l'ensemble des composantes de la force électromagnétique s'appliquant sur une particule chargée se déplaçant dans un référentiel galiléen. Une particule de charge q et de vecteur vitesse subit une force qui s'exprime par : où est le champ électrique et est le champ magnétique.
Potentiel électriqueLe potentiel électrique, exprimé en volts (symbole : V), est l'une des grandeurs définissant l'état électrique d'un point de l'espace. Il correspond à l'énergie potentielle électrostatique que posséderait une charge électrique unitaire située en ce point, c'est-à-dire à l'énergie potentielle (mesurée en joules) d'une particule chargée en ce point divisée par la charge (mesurée en coulombs) de la particule.
Induction électriqueEn électromagnétisme, l’induction électrique, notée , représente en quelque sorte la densité de charge par unité d'aire (en ) ressentie en un certain point : par exemple, une sphère de rayon entourant une charge subit à cause d'elle en chacun de ses points un certain champ électrique, identique à celui qu'engendrerait la même charge uniformément répartie sur l'aire de la sphère. La densité de charge surfacique ainsi obtenue est alors l'intensité de l'induction électrique.
Écrantage du champ électriqueL'écrantage du champ électrique consiste en l'atténuation du champ électrique en raison de la présence de porteurs de charge électrique mobiles au sein d'un matériau. Il s'agit d'un comportement essentiel des fluides porteurs de charge, comme les gaz ionisés (plasmas), les porteurs de charge électrique. L'écrantage électrique est un phénomène important parce qu'il diminue considérablement la pertinence de l'étude des champs électriques. Cependant, comme les fluides en jeu comportent des particules chargées, ils peuvent produire des champs magnétiques ou être affectés par eux.
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.
Crystalline siliconCrystalline silicon or (c-Si) Is the crystalline forms of silicon, either polycrystalline silicon (poly-Si, consisting of small crystals), or monocrystalline silicon (mono-Si, a continuous crystal). Crystalline silicon is the dominant semiconducting material used in photovoltaic technology for the production of solar cells. These cells are assembled into solar panels as part of a photovoltaic system to generate solar power from sunlight. In electronics, crystalline silicon is typically the monocrystalline form of silicon, and is used for producing microchips.
Liaison pendanteUne liaison pendante (dangling bond en anglais) est une valence non satisfaite sur un atome d'une substance à l'état solide. On observe de telles liaisons pendantes notamment à l'interface entre phases différentes, typiquement sur les surfaces des matériaux ainsi que dans des phases amorphes, comme dans le silicium amorphe, mais elles existent également sous forme de défauts ponctuels au sein de phases cristallines.
Hybrid solar cellHybrid solar cells combine advantages of both organic and inorganic semiconductors. Hybrid photovoltaics have organic materials that consist of conjugated polymers that absorb light as the donor and transport holes. Inorganic materials in hybrid cells are used as the acceptor and electron transporter in the structure. The hybrid photovoltaic devices have a potential for not only low-cost by roll-to-roll processing but also for scalable solar power conversion. Solar cells are devices that convert sunlight into electricity by the photovoltaic effect.
Efficacité quantiqueL'efficacité quantique QE (Quantum Efficiency en anglais) est le rapport entre le nombre de charges électroniques collectées et le nombre de photons incidents sur une surface photoréactive. Ce paramètre permet de caractériser un composant photosensible, comme un film photographique, une cellule photovoltaïque ou un capteur CCD, en termes de sensibilité électrique à la lumière. L'efficacité quantique est parfois appelée aussi IPCE (Incident-Photon-to-electron Conversion Efficiency).
