L’énergie solaire est cruciale pour de nombreux avenirs. Au niveau micro, l’industrie solaire est en plein essor aux Etats-Unis et dans le monde. Depuis que le Congrès a adopté un crédit d’impôt en 2006, l’Association de l’industrie de l’énergie solaire (SEIA) a déclaré que le secteur avait enregistré une croissance moyenne de 50% par an au cours de la dernière décennie. Dans la plupart des domaines, ce serait une nouvelle macro. Mais l’énergie solaire a une mission au-delà de gagner de l’argent : elle est supposée sauver la planète.
Il n’y a pas de plan pour empêcher le réchauffement climatique provoqué par l’homme de déformer de façon permanente le climat de la Terre sans panneaux solaires et l’énergie qu’ils peuvent convertir. Mais malgré toute leur importance, les panneaux solaires semblent toujours mystérieux. Rectangles noirs raides et légèrement menaçants, ils n’ont ni l’apparence ni la sensation d’un sauveur. Mais, comment fonctionnent-ils ?
Comment fonctionnent les panneaux solaires ?
Pour comprendre comment les panneaux solaires au silicium produisent de l’électricité, il faut se réduire au niveau atomique. Le silicium a un numéro atomique de 14, ce qui signifie qu’il a 14 protons en son centre et 14 électrons entourant ce centre. En utilisant l’imagerie classique des cercles atomiques, trois cercles se déplacent autour du centre. Le cercle le plus à l’intérieur est plein de deux électrons et le cercle du milieu de huit. Cependant, le cercle le plus à l’extérieur, qui contient quatre électrons, est à moitié plein. Cela signifie qu’il cherchera toujours à se remplir de l’aide d’atomes voisins. Lorsqu’ils se connectent, la structure cristalline est formée.
Avec tous ces électrons qui s’étendent et se connectent les uns aux autres, il n’y a pas beaucoup de place pour qu’un courant électrique se déplace. C’est pourquo
i le silicium présent dans les panneaux solaires est impur, mélangé à un autre élément, comme le phosphore. Le cercle le plus externe de phosphore a cinq électrons. Ce cinquième électron devient ce que l’on appelle un « porteur libre », capable de transporter un courant électrique sans trop d’incitation. Les scientifiques augmentent le nombre de porteurs libres en ajoutant des impuretés dans un processus appelé dopage.
Le silicium de type N est ce qui se trouve à la surface d’un panneau solaire. En dessous se trouve son miroir opposé, le silicium de type P. Alors que le silicium de type N a un électron supplémentaire, le type P utilise des impuretés provenant d’éléments comme le gallium ou le bore, qui ont un électron de moins. Cela crée un autre déséquilibre et lorsque les rayons du soleil atteignent le type P, les électrons commencent à se déplacer pour combler les vides. Un acte d’équilibre qui se répète encore et encore, générant de l’électricité.