La Cellule

Grâce aux panneaux photovoltaïques, l'électricité est obtenue par conversion de l'énergie lumineuse gratuite (provenant en général du soleil). L'appareil qui effectue cette conversion est la cellule photovoltaïque.

C'est une couche mince (deux dixièmes de mm) d'un métal semi-conducteur (souvent le silicium) traitée pour pouvoir convertir la lumière en courant continu.
Elle est généralement bleue, mais on peut lui donner n'importe quelle couleur. La couleur bleue est due à la couche anti-reflet déposée à sa surface.
Une cellule éclairée convenablement fournit une tension électrique continue de 0,5V. Cette tension dépend peu de l'éclairement (sauf quand celui-ci est trop faible)
L'intensité, donc la puissance fournie, dépend fortement de l'éclairement et elle est proportionnelle à la surface de la cellule. Elle est de quelques centièmes d'ampère pour une surface très bien ensoleillée de 1 cm².
Il n'y a pas de limite théorique pour cette surface, mais les difficultés techniques, donc les coûts, augmentent avec les dimensions.

Les principaux types de cellule :

1. Cellules en silicium monocristallin 
On s'arrange, lors du refroidissement du silicium fondu pour qu'il se solidifie en ne formant qu'un seul cristal de grande dimension. 
On découpe le cristal en fines tranches qui donneront les cellules. 
Ces cellules sont en général d'un bleu uniforme.

Avantages

• Bon rendement (17 à 20% parfois).

Inconvénients

• Les cellules sont plus chères,
• Fonctionnement moins bon sous un faible éclairement.

2. Cellules en silicium polycristallin 
Pendant le refroidissement du silicium, il se forme plusieurs cristaux. 
Ce genre de cellule est également bleu, mais pas uniforme. 
Vu de près, on distingue des motifs créés par les orientations différentes des cristaux.

Avantages

• Bon rendement (13 à 15%), mais cependant un peu moins bon que celui du monocristallin,
• Moins cher que le monocristallin.

Inconvénients

• Les mêmes que le monocristallin.

Ce sont les cellules les plus utilisées pour la production électrique à l'heure actuelle (meilleur rapport qualité-prix).

3. Cellules en silicium amorphe 
Ici le silicium n'est pas cristallisé. Il est déposé sur une feuille de verre, de plastique souple ou sur du métal, par un procédé de vaporisation sous vide. La cellule est gris très foncé. C'est par exemple la cellule utilisée pour les calculatrices et les montres dites "solaires".

Avantages

• Elles fonctionnent avec un éclairement faible (par temps couvert ou à l'intérieur d'un bâtiment),
• Elles sont moins chères que les autres.

Inconvénients

• Leur rendement ( env. 6%) est moins bon que les autres en plein soleil,
• Leurs performances diminuent sensiblement avec le temps.

4. Il existe d'autres technologies à couches minces, comme

• Le CIS (Cuivre-Indium- Sélenium) ou CdTe (Tellure de Cadmium) permettent le captage de différentes fréquences du spectre lumineux.
• Le HIT (Heterojunction with Intrinsic Thin layer), cellule de silicium monocristallin entourée d'une couche de silicium amorphe.
• Dans les années à venir,  les panneaux de la troisième génération composés de cellules organiques (en cours de développement)