Comment la lumière se transforme en courant électrique?

Le courant électrique résulte du mouvement des électrons dans un câble.

Les électrons sont de petites particules chargées négativement attirées par des atomes chargées positivement. Les cellules solaires sont constituées principalement de silicium. La lumière qui se présente sous forme de photons, entrera en contact avec la couche externe d’électrons des atomes de silicium. Elle modifiera alors la trajectoire des électrons autour du noyau puisqu’elle grossira. Si l’énergie des photons est suffisamment grande, elle permettra aux électrons de changer de trajectoire et ainsi de se libérer. Les électrons en moins provoquent un déficit d’électrons aux atomes, les soi-disant trous. On a alors beaucoup d’électrons négatifs libres et des trous chargés positivement à cause de l’influence de la lumière. Mais cela ne produit pas encore du courant électrique puisque les électrons libres seront alors attirés par les trous et ainsi se lier à un atome où il manque un électron. Pour ralentir ce procédé et utiliser les électrons comme courant électrique il faut tromper le silicium avec un champ électrique.

Pour produire ce champ il faut que la couche de silicium soit imprégnée d’autres atomes connus et celle-ci doit être tournée vers le soleil. On ajoute généralement du phosphore. Le phosphore possède 5 électrons sur la couche extérieure alors que le silicium n’en a que 4. Le phosphore a alors 1 électron de plus sur la couche électronique extérieure. Cet électron supplémentaire ne pourra pas être intégré au silicium et sera alors libre. Cela provoque un excédant d’électrons et ainsi de le n-ième couche de réseau solaire.

Sur le côté arrière de la cellule solaire, le silicium sera mis en contact avec des atomes déficients d’un électron sur leur couche électronique externe, comme par exemple le bore. Ceci engendrera la p-ième couche de la cellule solaire.

Notre cellule est donc constituée de deux couches: sur le dessus se trouve la n-ième couche chargée négativement et en dessous la p-ième couche chargée positivement. Entre ces deux couches se trouve une zone de transition où les électrons de la p-ième couche seront attirés dans la n-ième couche. Un „chaos électronique“ est alors crée dans cette zone de transition et forme la recharge inverse: la p-ième couche est chargée négativement et le n-ième couche positivement. Ce chargement inverse n’a lieu que dans cette zone.

Un chargeur d’électricité est branché sur les deux côtés de la cellule solaire. Les électrons ayant subis un changement de trajectoire à cause des photons de la lumière entreront par le pôle négatif du chargeur, alors que les électrons de la zone de transition, qui est électriquement positive, seront attirés par cette charge positive. Grâce à cette transformation inverse dans la zone de transition, nous avons pu tromper les électrons et les attirer du „mauvais côté“. Il y a une accumulation d’électrons dans le pôle négatif qui voudrait les éloigner puisque la n-ième couche est chargée négativement. Il suffit de lier les deux pôles pour permettre aux électrons de se délacer du pôle négatif, où il y a un excédant d’électrons, au pôle positif, où se trouve dans ce cas un déficit d’électrons. Lorsque les électrons se déplacent du pôle positif au pôle négatif, ils ont tous la même intensité de courant ou alors chargent des batteries accus.