Les cellules solaires et les plantes récoltent l'énergie du soleil. Les cellules solaires photovoltaïques collectent la lumière du soleil et la convertissent en électricité. Les feuilles des plantes recueillent la lumière du soleil et la convertissent en énergie chimique stockée. Les cellules solaires et les plantes font le même travail, mais ils le font de différentes manières. Cependant, il existe des similitudes entre les deux approches. Un type de cellule solaire est même conçu pour être aussi proche de la photosynthèse que possible.
L'énergie de la lumière
L'énergie de la lumière solaire se présente sous la forme de petites parcelles appelées photons. Les photons portent chacun un tout petit peu d'énergie. L'énergie d'un photon bleu est plus élevée que l'énergie d'un photon rouge. C'est important parce que les cellules solaires et les plantes peuvent seulement absorber la lumière du soleil si l'énergie est juste. Quand un matériau absorbe la lumière du soleil, les photons dans la lumière transfèrent leur énergie aux électrons dans le matériau. Les électrons ne peuvent absorber l'énergie que dans une plage étroite, de sorte qu'un électron donné ne pourra accepter l'énergie des photons de couleurs spécifiques que dans le spectre de la lumière.
Le bon photon énergétique
les plantes photosynthétiques sont installées pour absorber les photons. Dans la photosynthèse, l'évolution a produit de la chlorophylle, une molécule qui absorbera la lumière du soleil la plus brillante. Pour le photovoltaïque, les ingénieurs ont conçu des cristaux dans lesquels les électrons peuvent utiliser uniquement la quantité d'énergie contenue dans les photons du soleil. Dans les deux cas, les photons sont absorbés par les électrons, qui absorbent l'énergie supplémentaire. Un électron avec de l'énergie supplémentaire est appelé un électron excité, ou un électron dans un état excité.
La manipulation des électrons excités
Les cellules végétales et solaires doivent manipuler les électrons excités rapidement, avant d'abandonner leur l'énergie et retourner là où ils étaient avant d'absorber leurs photons. Dans la photosynthèse, le problème est résolu en déplaçant l'électron d'une molécule à l'autre jusqu'à ce qu'il s'installe dans une molécule qui peut stocker de l'énergie pendant une longue période. Dans le photovoltaïque, les électrons excités sont emportés dans un circuit, où ils peuvent soit faire fonctionner quelque chose immédiatement, soit être acheminés dans une batterie pour le stockage.
Cellules sensibilisées aux colorants
Il existe un type non-standard de la cellule photovoltaïque qui essaie de copier le fonctionnement de la photosynthèse. Au lieu de déplacer un électron le plus rapidement possible à travers un cristal d'atomes identiques, la cellule solaire sensibilisée au colorant absorbe l'énergie dans une molécule de colorant, puis transfère l'électron excité dans un autre matériau adjacent à la molécule de colorant. Cela empêche l'électron de perdre inutilement son énergie. Lorsqu'il est connecté à un circuit, l'électron traverse le second matériau sans trop risquer de perdre son énergie.
