photopile

Dispositif utilisant l'effet photovoltaïque pour convertir en électricité l'énergie lumineuse, en particulier celle du Soleil. (Synonymes : cellule ou pile solaire, cellule ou convertisseur photovoltaïque.)

Une photopile comprend essentiellement une couche d'un matériau semi-conducteur, suffisamment épaisse pour absorber la quasi-totalité du rayonnement incident, et une jonction semi-conductrice. Les photons du rayonnement incident ayant une énergie suffisante sont absorbés en donnant naissance à une paire électron-trou. À l'intérieur de la jonction existe un champ électrique, dont l'action sépare les couples « électron-trou », en provoquant la naissance d'un courant électrique. Celui-ci est collecté au moyen de contacts métalliques reliés à un circuit électrique fermé. Une photopile se caractérise notamment par son rendement, qui est le rapport entre la puissance maximale qu'elle délivre et la puissance qu'elle reçoit. Celui-ci est compris, en général, entre 10 et 20 %. Pour la fabrication des photopiles, on utilise soit du silicium monocristallin (très pur) ou de l'arséniure de gallium, qui offrent le meilleur rendement mais sont très coûteux, soit du silicium polycristallin ou des matériaux en couches minces (sulfure de cadmium, silicium amorphe), plus économiques mais dont le rendement est plus faible. Les photopiles trouvent notamment une application importante dans le domaine spatial : les engins spatiaux en vol orbital (hormis ceux qui circulent à de grandes distances du Soleil) sont alimentés en énergie électrique par des panneaux de photopiles.