Les Défis du CEA n°159 avril 2011
Les Défis du CEA n°159 avril 2011
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°159 de avril 2011

  • Périodicité : mensuel

  • Editeur : CEA

  • Format : (200 x 297) mm

  • Nombre de pages : 20

  • Taille du fichier PDF : 3 Mo

  • Dans ce numéro : au coeur de la supraconductivité.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

Dans ce numéro...
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16 Tout s’explique ↖ PLUS D’INFORMATIONS SUR les défis du cea www.cea.fr avril 2011 TEXTE : Aude Ganier INFOGRAPHIE : Fabrice Mathé L’effet photovoltaïque permet la conversion directe de la lumière en électricité. Pour cela, les photons (particules de lumière) sont absorbés dans la cellule photovoltaïque et libèrent des électrons du matériau qui la compose, induisant la production d’un courant photogénéré acheminé vers un circuit extérieur. Les cellules photovoltaïques Couche antireflet Couches de silicium dopé Électrodes CRÉATION D’UN CHAMP ÉLECTRIQUE INTERNE La cellule photovoltaïque, épaisse d’une fraction de millimètres, se compose de deux couches à base de silicium. Pour fonctionner, elle doit avoir un champ électrique interne qui s’obtient grâce au dopage du silicium. Cela consiste en l’ajout d’autres atomes. Ici, la région supérieure, zonen, est dopée avec des atomes de phosphore (5 électrons) et la couche inférieure, zone p, avec du bore (3 électrons). La zone n est donc excédentaire en électrons, et la zone p déficitaire. À l’état d’équilibre, les électrons excédentaires diffusent vers la zone qui est déficitaire. Cela induit la création de charges négatives et positives de part et d’autre des zones et donc, à leur jonction d’un champ électrique interne.
numéro 159 les d éfis du cea Zone n Zone de jonction Zone p GÉNÉRATION D’UN COURANT Les photons du Soleil d’une certaine énergie sont absorbés par la cellule. Les électrons de son matériau bénéficient de cette énergie lumineuse pour être libérés de leur état d’équilibre (phénomène de photogénération) 1. Ils diffusent alors vers la zone de jonction où ils sont accélérés par le champ électrique interne 2 jusqu’aux électrodes. Là, ils empruntent le circuit extérieur 3 pour libérer leur excédent d’énergie et reviennent à l’état d’équilibre dans la zone opposée 4 (en se recombinant avec un trou). AU CEA Atome de phosphore 1 Trou Photons Trou Atome de bore Photons Électron 2 Électron 4 Système photovoltaïque » Les cellules sont assemblées dans des modules photovoltaïques et sont couplées à des régulateurs pour convertir le courant en électricité. Soit le courant est réinjecté dans le réseau électrique, soit il est stocké dans des batteries pour fournir de l’électricité la nuit. Plus il y a de photons absorbés par la cellule (dépendant de l’intensité lumineuse), plus il y a d’électrons libérés et donc de courant généré. Aujourd’hui, les rendements moyens des modules sont de l’ordre de 15%. Les équipes du CEA-Liten fédèrent les recherches sur l’énergie solaire en partenariat avec des industriels, au sein de l’Ines (Institut national de l’énergie solaire). Leurs travaux vont de la conception et de l’amélioration du rendement des cellules photovoltaïques jusqu’à celles des batteries assurant le stockage de cette énergie. 3 17



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