wLe Soleil 13 wLe Soleil - CEA

30w LE SOLEIL DOMESTIQUÉw LE SOLEIL DOMESTIQUÉ31“Une production d’énergie“propre”, illimitée, et présentesur toutes les régions du monde.”des accumulateurs d’automobiles. Les travauxportent notamment sur la durée de vie des batteries,pour l’instant largement inférieure à celledes cellules photovoltaïques (respectivement del’ordre de dix et trente ans). Les travaux récentslaissent présager de nouvelles technologies pourle stockage, notamment les batteries lithium quipermettent des durées de vie équivalentes auxautres composants.La seconde application, avec connexion auréseau, consiste à intégrer des modules photovoltaïquesdans les toits et façades de bâtimentset maisons, produisant de l’électricitéqui sera soit consommée sur place soit injectéedans le réseau.En résumé, le Soleil constitue une sourced’énergie propre et (presque!) inépuisable,donc promise à un bel avenir mais encore trèscoûteuse.Sans doute arriverons-nous à maîtriser cetteénergie avant que la source ne se tarisse, dansenviron 5 milliards d’années… En effet, lemoment viendra où, à court d’hydrogène, leSoleil brûlera de l’hélium pour le transformeren carbone. Mais le processus n’ira pas plusloin: la température ne permettra pas de poursuivrecette alchimie stellaire jusqu’à la réductiondu cœur en fer. Alors, la gravité lecomprimera jusqu’à ce qu’il ait la taille de laTerre et le Soleil deviendra une naine blanche,étoile de faible luminosité, pour disparaîtred’une mort douce, contrairement aux étoilesmassives qui explosent en supernovae.© Siemens Solar© D. Michon/Artechnique-CEAUn exemple d’application autonome: les télécommunications.Dans ce four, les plaques de silicium sont dopées à unetempérature comprise entre 700 et 900 °C pour créer lesjonctions qui constituent le cœur de la cellule photovoltaïque.La cellule photovoltaïque contient des charges électriques du fait du dopage:négatives dans le type n (excès d’électrons), positives dans le type p (défautd’électrons). Ces charges créent un champ électrique au niveau de la jonction.Les photons de la lumière solaire arrachentdes électrons aux atomes de silicium et créentdes charges positives et négatives.Les charges sont mises en mouvementpar le champ électrique créé par la jonction,ce qui produit un courant électrique.COMMENTÇA MARCHE?Cette technique tire profit despropriétés optoélectroniques dessemi-conducteurs qui permettent,sous certaines conditions, deconvertir l’énergie lumineuse enénergie électrique. La technologie laplus développée utilise le siliciumcomme matériau de base.Une cellule photovoltaïque peut être,par exemple, constituée de deuxcouches de silicium dont on auramodifié les propriétés de transportélectrique par dopage.L’ajout d’atomes de bore favoriserala conduction par charges positives.Le silicium sera de type p.Le dopage du silicium par desatomes de phosphore améliorera laconduction par charges négatives.Le silicium sera alors de type n.La mise en contact d’un siliciumdopé p et d’un silicium de type n setraduit par la création d’une jonction,dite p-n. Lorsqu’on expose la celluleà un éclairement solaire, desélectrons et des trous sont générésau niveau de la jonction p-n, quipeut être considérée comme la zoneactive de la cellule. Ces électronset ces trous se déplacent ensuite,respectivement à travers les zones net p, pour atteindre les électrodes.Cette succession de processus,appelée effet photovoltaïque,conduit ainsi à la productiond’un courant pouvant alimenterun appareil électrique.De l’étoile à l’énergie domestique13 w Le SoleilDe l’étoile à l’énergie domestique13 w Le Soleil