Technique & histoire
En 1839,
Antoine-César Becquerel (à ne pas
confondre avec son petit-fils Antoine-Henri qui découvrit la
radioactivité) découvre, l'effet photovoltaïque qui permet la
transformation de l'énergie lumineuse en électricité.
Ce principe repose sur la technologie des semi-conducteurs. Il
consiste à utiliser les photons pour libérer les électrons et
créer une différence de potentiel entre les bornes de la cellule
qui génère un courant électrique continu.
En 1877, W. G. Adams et R. E. Day découvrent l'effet photovoltaïque du sélénium.
En 1940,
Adler, reprenant une idée émise par
Garrison en 1923, étudie la
tension de circuit ouvert d'une pile et
sa variation en fonction
de l'intensité d'illumination.
En 1941, R. S. Ohl décrit, la première réalisation d'une jonction p-n dans le silicium, à effet photovoltaïque.
En 1955, des chercheurs
des Bell Telephone Laboratories (Etats-Unis),
C. S. Fuller, G. L. Pearson et M. B.
Prince, annoncent la mise au point d'une cellule dont le
rendement de conversion énergétique (c'est-à-dire le
rapport de
l'énergie électrique produite sur l'énergie rayonnée incidente)
atteint 6 %, marquant ainsi véritablement
la naissance de la
photopile solaire.
Par la suite, le développement
des techniques utilisées dans l'industrie des semi-conducteurs
(redresseurs et transistors) a permis d'améliorer la qualité des
matériaux utilisés, des méthodes de fabrication et de
l'organisation des piles photovoltaïques.
Cette recherche est encouragée par la naissance de l'industrie
spatiale qui cherche des solutions nouvelles pour alimenter ses
satellites.
En 1959, les Américains
lancent un satellite Vanguard qui est alimenté par des piles
photovoltaïques.
Tous les grands laboratoires s'intéressent à cette nouvelle
technologie, et, en 1960, M. Rodot
et H. Valdman
réalisent la première cellule
photovoltaïque au Centre national de la recherche scientifique
(C.N.R.S., France).
En 1973-1974, en pleine
crise pétrolière, on se précipite sur toutes les possibilités de
remplacer le pétrole et les énergies fossiles.
Parmi les énergies renouvelables envisagées, la production
directe d'électricité par l'effet photovoltaïque est en bonne
place.
On disposait, en effet, de photopiles à base de silicium
monocristallin d'assez bon rendement, héritées des applications
spatiales, mais à un prix relativement élevé et d'une
productivité encore limitée.
Il fallait donc fabriquer massivement des photopiles fiables à
bon marché et de rendement acceptable. Le pari est gagné, les
performances augmentent en flèche : 1 mégawatt-crête (= 1 000
000 watts) dès 1978 et 20 en 1985, pour atteindre
50 en 1992 : 50 millions de fois mieux en 20 ans.
La conversion photovoltaïque
de l'énergie solaire est apte à répondre à une demande
croissante d'énergie renouvelable. Elle est considérée comme
devant prendre une part significative dans l'approvisionnement
énergétique mondial. A la différence des autres énergies
renouvelables, l'énergie solaire est disponible partout sur la
terre.
L'Europe reçoit en moyenne chaque jour 3kWh par mètre carré même
si les déserts les plus ensoleillés recueillent 7kWh. Il n'y a
donc pas de problème de gisement pour cette source.
Le watt-crête est l’unité normalisée donnant la puissance maximum d’un module, atteinte à la température de 25°c sous un éclairement de 1kW par m², correspondant à l’ensoleillement reçu à midi sur une surface perpendiculaire au soleil.
