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Flux d'électrons dans le cristal de silicium
En laboratoire, les cellules solaires atteignent des taux de rendement de 40, voire même 46 %. Le rendement est plus modeste en conditions réelles : entre 16 et 24 % du rayonnement solaire peuvent être transformés en électricité. Les cellules solaires les plus souvent utilisées sont à base de cristaux de silicium. Lorsqu'une cellule solaire capte la lumière, des électrons sont libérés et circulent à travers le champ électrique chargé. Ce « courant » génère une tension que l'on désigne sous le terme d'effet photovoltaïque. Pour améliorer l'absorption de lumière, on appose une couche extérieure bleuâtre. Les surfaces luisant de manière uniforme signalent des cellules solaires monocristallines plus performantes tandis que les cellules solaires polycristallines sont reconnaissables à leur structure marbrée. Des processus de fabrication plus avantageux ont d'ores et déjà été testés, par exemple à travers l'évaporation des cristaux en présence de cellules à couche mince. Leur rendement est cependant encore trop faible pour être intéressant dans le cadre d'une utilisation à large échelle.
20 m2 suffisent
Dans un panneau solaire compact, 60 à 96 cellules semi-conductrices sont réunies et recouvertes de verre. Ces modules ne doivent pas être confondus avec des capteurs solaires munis de surfaces transparentes derrière lesquelles sont installées des boucles avec un fluide caloporteur en mesure de transporter la chaleur des absorbeurs vers l'accumulateur thermique. Des installations photovoltaïques peuvent couvrir environ deux tiers des besoins en électricité (sans chauffage, eau chaude et e-mobile) d'une maison individuelle avec des pointes de rendement de 2 à 3 kilowatts (kW). Pour ce faire, les surfaces doivent être de 16 à 24 m2 (puissance nominale de 2'500 – 4'800Wp). Les prix indicatifs par KWp oscillent entre fr. 2 000 et 5 000. Une toiture un peu inclinée et orientée plein sud s'avère optimale. De plus en plus d'installations orientées vers l'est - l'ouest sont aussi construites, la perte de rendement n'étant que de 10 à 15 %.