Ce que absorbent les panneaux solaires : Photons et effet photovoltaïque
Les panneaux solaires absorbent des photons — Paquets d'énergie lumineuse
Les panneaux solaires n' "absorbent pas l'électricité" ni n' "absorbent la chaleur" (principalement). Ils absorbent des photons — les particules quantiques de rayonnement électromagnétique (lumière) — et convertissent leur énergie directement en énergie électrique via l'effet photovoltaïque.
Processus absorption photon
- Lumière solaire = Flux photons : Irradiance solaire (~1000 W/m² midi) est flux photons énergies UV (3,1 eV @ 400nm) à IR (0,5 eV @ 2500nm).
- Filtre bande interdite : Silicium (c-Si) bande interdite = 1,12 eV (1107 nm). Photons E < 1,12 eV (IR) traversent ou réfléchissent — pas absorbés. Photons E > 1,12 eV (Visible, UV) absorbés.
- Génération paires électron-trou : Photon absorbé promeut électron valence vers bande conduction → électron libre + trou.
- Séparation charges : Champ électrique built-in jonction p-n balaie électrons côté n, trous côté p.
- Courant utile : Circuit externe collecte électrons → courant DC utile. Tension ≈ 0,6–0,7V par cellule (Voc).
Que devient énergie non absorbée ?
- Sous bande interdite (IR) : Transmise (chaleur) ou réfléchie. ~20% énergie solaire.
- Excès au-dessus bande interdite : Énergie photon > bande interdite → excès devient chaleur (perte thermalisation). ~30% perte.
- Réflexion : ~4% par surface (revêtement antireflet réduit <1%).
- Recombinaison : Paires électron-trou recombinent avant collecte → chaleur.
Métrique clé : Efficacité Quantique Externe (EQE)
EQE(λ) = (Électrons collectés / Photons incidents) à longueur d'onde λ. Bonnes cellules Si : >90% EQE 500–1000nm.
Effet température
Panneaux absorbent IR (chaleur) → température cellule monte → Voc chute ~2,3mV/°C par cellule → rendement chute ~0,4–0,5%/°C. Refroidissement (flux air, montage) récupère production.
En résumé : Les panneaux solaires sont des absorbeurs de photons optimisés pour spectre solaire. Ils convertissent énergie photon > bande interdite en potentiel électrique. Chaleur est sous-produit (et tueur rendement), pas entrée.