La conversion de la lumière en électricité, appelée effet photovoltaïque, a été découverte par E. Becquerel en 1839, mais il faudra attendre près d'un siècle pour que les scientifiques approfondissent et exploitent ce phénomène de la physique.
L'utilisation des cellules solaires débute dans les années quarante dans le domaine spatial. Les recherches d'après guerre ont permis d'améliorer leurs performances et leur taille mais il faudra attendre la crise énergétique des années 1970 pour que les gouvernements et les industriels investissent dans la technologie photovoltaïque et ses applications terrestres.

• Principe

L'effet photovoltaïque permet la conversion directe du rayonnement solaire en électricité. Lorsque les photons (particules de lumière) frappent certains matériaux, ils délogent et mettent en mouvement les électrons des atomes de ces matériaux. Or ce courant électrique n'est rien d'autres qu'un mouvement d'électrons .Le rendement énergétique de ces cellules est de 10% à 15% en pratique et de presque 30% en laboratoire.

Source ADEME

Une cellule photovoltaïque produit une tension d'environ 0.6 volt, quelle que soit sa surface. Mais plus la surface de la cellule est grande, plus l'intensité du courant produit est forte. Pour obtenir des niveaux de tension plus élevés, il faut relier les cellules individuelles en série pour que leurs tensions s'additionnent. Ces assemblages de cellules, réalisés dans des cadres étanches, peuvent rester aux intempéries. On parle lors de modules photovoltaïques. Ces modules produisent un courant continu. La tension opérationnelles aux bornes d'un module standard du commerce est de 12 V. les tensions des installations photovoltaïques les plus fréquentes sont de 12V, 24V ou 48V. les modules photovoltaïques répondent à des normes d'essai et sont garantis par les fabricants.

• Les modes de fonctionnement

•  Au fil du soleil : il n'y a pas de stockage d'énergie électrique. Parmi les applications possibles, le pompage de l'eau. Dans ce cas, le stockage d'énergie s'effectue sous forme de hauteur manométrique d'eau dans le réservoir.

•  Sur batterie d'accumulateurs : des batteries permettent de stocker l'énergie produite en excès sur plusieurs jours et de la restituer dans les périodes de soleil. Les générateurs équipant des maisons en sites isolés fonctionnent ainsi.

•  Le raccordement au réseau : un générateur photovoltaïque qui débite dans le réseau n'a pas besoin de stockage d'énergie. Le réseau dans son ensemble sert de réservoir d'énergie.