Bonjour,

Dans le cadre de mon TPE, je suis amené à m'intéresser au fonctionnement d'une cellule photovoltaïque. Pour tenter de comprendre, j'ai lu (et relu) les pages wikipedia suivante : Cellule photovoltaïque et effet photovoltaïque.
En ce qui concerne le dopage des deux zones P et N, j'ai bien compris. J'ai également compris que lorsque l'on met en contact ces deux zones, c'est à dire lorsqu'on fait une jonction P-N, il y au bord de la jonction une différence de potentiel mais qui sans la présence de photons est quasiment nul. Après cela, je ne comprend vraiment plus rien. Lorsqu'un photon arrive sur la cellule, il libère de l'énergie et arrache alors des électrons aux atomes (effets photovoltaïque). Le problème c'est que je ne vois pas du tout ce qui se passe lorsque les électrons sont arrachés. Vont-ils dans la zone P ? Je ne vois pas du tout.
Je remercie ceux qui m'aideront à comprendre.

BeSmart

en fait, le photon va arracher un électron à la bande de valence du semi conducteur dopé, et de ce fait créer une pair éléctron-trou (un trou est une absence d'électron dans la bande de valence).

L'électron étant chargé négativement, il va partir d'un coté à cause de la différence de potentiel, le trou étant chargé positivement (c'est un manque d'électron, donc une charge positive) va partir de l'autre coté, ce qui crée un tension, et si tu ferme le circuit, un courant.

Je ne sais pas si tu est familier ou pas avec tous les termes que je viens d'utiliser, donc n'hésite pas à demander si des choses t'échappe(le physique derrière tout ça est un peu au dessus du niveau lycée il est vrai^^)

Citation : BeSmart

Dans le cadre de mon TPE, je suis amené à m'intéresser au fonctionnement d'une cellule photovoltaïque. Pour tenter de comprendre, j'ai lu (et relu) les pages wikipedia suivante : Cellule photovoltaïque et effet photovoltaïque.

Ces 2 pages contiennent à elles seules 26 références. Les as tu consultées ?

Citation : epso

en fait, le photon va arracher un électron à la bande de valence du semi conducteur dopé, et de ce fait créer une pair éléctron-trou (un trou est une absence d'électron dans la bande de valence).

L'électron étant chargé négativement, il va partir d'un coté à cause de la différence de potentiel, le trou étant chargé positivement (c'est un manque d'électron, donc une charge positive) va partir de l'autre coté, ce qui crée un tension, et si tu ferme le circuit, un courant.

Je ne sais pas si tu est familier ou pas avec tous les termes que je viens d'utiliser, donc n'hésite pas à demander si des choses t'échappe(le physique derrière tout ça est un peu au dessus du niveau lycée il est vrai^^)

Merci pour ta réponse. J'ai quelques questions supplémentaires pour bien comprendre :
Pourquoi lorsqu'un électron est arraché, il y a la création d'une paire trou-électron ? Pour l'électron, je vois mais pourquoi il y a la création d'un trou ? Est-ce le trou laissé par l'électron arraché. Si oui, pourquoi l'électron ne va tout simplement pas "reboucher" le trou étant donné qu'il est attiré par les charges positives (en l'occurrence, le trou) ?

Citation : freudqo

Citation : BeSmart

Dans le cadre de mon TPE, je suis amené à m'intéresser au fonctionnement d'une cellule photovoltaïque. Pour tenter de comprendre, j'ai lu (et relu) les pages wikipedia suivante : Cellule photovoltaïque et effet photovoltaïque.

Ces 2 pages contiennent à elles seules 26 références. Les as tu consultées ?

J'ai lu celles qui concerné le principe de fonctionnement mais elles ne m'ont pas plus éclairée.

C'est ça, un électron est arraché à la bande de valence (en gros, les électrons qui maintiennent les atomes solidaires dans le solide), donc il y a maintenant un trou dans cette bande (vu qu'on a enlevé un électron).

Et ils ne se recomposent pas aussitot à cause justement de la différence de potentiel qui règne dans la jonction pn. (c'est pour ça qu'une cellule photovoltaïque crée une tension la ou un vulgaire bout de métal ne le fait pas (schématiquement).

Bien sur en réalité, il n'y a pas de particule "trou", c'est un formalisme simple à comprendre et qui marche très bien, à tout point de vue, l'absence d'électron dans la bande de valence ce comporte comme une particule de charge positive (tant qu'on reste dans l'étude du mouvement des électrons hein).

Citation : epso

C'est ça, un électron est arraché à la bande de valence (en gros, les électrons qui maintiennent les atomes solidaires dans le solide), donc il y a maintenant un trou dans cette bande (vu qu'on a enlevé un électron).

Et ils ne se recomposent pas aussitot à cause justement de la différence de potentiel qui règne dans la jonction pn. (c'est pour ça qu'une cellule photovoltaïque crée une tension la ou un vulgaire bout de métal ne le fait pas (schématiquement).

Bien sur en réalité, il n'y a pas de particule "trou", c'est un formalisme simple à comprendre et qui marche très bien, à tout point de vue, l'absence d'électron dans la bande de valence ce comporte comme une particule de charge positive (tant qu'on reste dans l'étude du mouvement des électrons hein).

Je te remercie beaucoup, tu m'aides vraiment à comprendre. Seulement, lorsque beaucoup de lumière arrive sur la cellule, il doit y avoir un moment où il n'y a plus d'électrons à arracher non ? Que se passe t-il dans ce cas là ?
De plus, étant donné que l'électron est attiré par la charge positive au bord de la jonction, peut-on dire que l'interaction attractive du trou sur l'électron est plus faible que celle de la charge positive au niveau de la jonction sur l'électron ?

Heureusement, la cellule ne se retrouve pas à court d'électron, car quand tu ferme le circuit, l'électron crée va faire le tour de circuit(un courant circule) pour se retrouver au final de l'autre coté de la jonction, et reboucher le trou qui avait créé.

Bien sur, la charge d'un électron est de -e pour un électron, alors que la différence de potentiel est créée par un nombre énorme de dopant, et donc autant de fois e.

Donc donc quelques malheureux électrons ou trous se baladant la dedans on vite fait de se faire happer.

Merci beaucoup pour ces explications.
Je place le sujet en résolu.

Bonjour,

Je reviens car j'ai encore quelques soucis sur le même sujet. Je pense avoir bien compris le fonctionnement général de la cellule. Cependant, il me reste quelque chose qui je n'arrive pas encore à expliquer. Je sais que au bord le zone P il y a une petite charge négative et qu'au bord de la zone N, il y a une petite charge positive. Je sais que lorsqu'un photon arrive sur la cellule, il arrache un électron et créer de ce fait un trou (une charge positive) et qu'à ce moment là, l'électron et le trou se repoussent. Seulement, je ne comprend pas pourquoi. La paire électron-trou étant créé dans la zone N, pourquoi l'électron n'est-il pas attiré par la charge positive au bord de la zone N ? Comment ça se fait que le trou ne reste pas dans la zone N et va se loger dans la zone P étant donné qu'au bord de la zone N, il y a une charge positive ?

Je ne sais pas si je suis bien exprimé, si non, je ferais un schéma.

Merci à ceux qui m'aideront.

Les plaques P et N sont séparées par un semi-conducteur qui obligent les électrons de la couche N à passer par le circuit électrique pour rejoindre la couche P. En revanche, ceux qui arrivent en P peuvent tout de suite revenir dans leur couche N pour la stabiliser, via le semi-conducteur, qui les laisse passer dans ce sens. En gros, P --[semi-conducteur]--> N.

L'électron et le trou ne se repoussent pas, ils s'attirent.

Mais l'attraction entre cet électron et se trou est infime comparé à la différence de potentielle créée par tous les atomes des zone P et N (la charge est la même, mais il y a une très grande quantité d'atomes dans chacune des zones, contre quelques malheureuses paires électrons-trou, facile de voir qui gagne. En plus les atomes étant considérés comme fixes dans le réseau(à peu près), il n'y a des l'électron et le trou qui peuvent se déplacer.).

Donc tous simplement, un photon arrive, arrache un électron de la ba nde de valence (créant donc un trou dans celle-ci), mais ils sont chacun happés de leur côté par la différence de potentielle énorme (à leur échelle) imposée par les deux zones dopées.

Ensuite il est vrai que dans la réalité, pour des questions de conduction, on met dans les semi-conducteurs de puissance une zone pas ou très peu dopée entre les zones N et P, mais cela ne change rien au comportement globale de ta cellule. (on parle alors de jonction PIN, avec I pour intrinsèque, une zone globalement neutre)

Merci énormément à vous deux d'avoir pris le temps de me répondre.
J'ai tout bien compris maintenant, je passe en résolu (et cette fois-ci de manière définitive,))