Comment passe-t-on de la lumière à l'électricité ? De Pacinotti à Einstein, retrouvez la définition et les explications de l'effet photovoltaïque.
« La plus grande force de la nature sur Terre est la chaleur solaire. » Ces mots sont ceux d’Antonio Pacinotti, un physicien italien de génie, qui dès l’âge de 22 ans, s’intéressa à la manière dont la lumière pouvait produire de l’électricité.
S’il est surtout connu pour son invention de la dynamo, un dispositif capable de transformer l’énergie mécanique en électricité, son rôle dans l’effet photovoltaïque est souvent oublié. Pourtant, il fut l’un des premiers à observer comment la lumière pouvait générer un courant électrique en fonction de sa longueur d’onde, une découverte qui ouvrira la voie aux panneaux solaires modernes.
L’effet photovoltaïque est un phénomène physique qui permet de convertir directement la lumière en électricité. Il repose sur l’utilisation de matériaux semi-conducteurs, comme le silicium, qui réagissent aux photons (les particules de lumière).
Les photons sont des unités d’énergie transportées par la lumière. Contrairement aux rayons du soleil, qui désignent le flux global d’énergie solaire comprenant différentes formes de rayonnement (lumière visible, infrarouges, ultraviolets). Les photons sont les particules constitutives de cette lumière.
Lorsque ces photons frappent la surface d’un semi-conducteur, ils transmettent leur énergie aux électrons contenus dans le matériau. Cette énergie permet alors aux électrons de se déplacer, créant ainsi un courant électrique continu. Ce processus est au cœur du fonctionnement des panneaux solaires photovoltaïques, qui exploitent cette réaction pour produire une électricité propre et renouvelable.
Dès 1863, Antonio Pacinotti publie ses observations sur l’effet photovoltaïque dans la revue scientifique Il Nuovo Cimento, sous le titre « Courants électriques générés par la chaleur et la lumière ». À travers ses expériences, il démontre que la réaction de certains matériaux à la lumière varie selon la couleur du spectre lumineux.
Il constate notamment que :
Ces découvertes sont fondamentales, car elles ouvrent la voie aux études sur la conversion de la lumière en électricité et marquent les débuts de la compréhension de l’effet photovoltaïque.
Parallèlement à ses travaux sur la lumière, Pacinotti met au point un dispositif révolutionnaire : l’anneau de Pacinotti. Il s’agit d’un système basé sur un anneau rotatif en champ magnétique. Ce dispositif est capable de générer un courant électrique continu, mais il a une autre particularité essentielle : il peut fonctionner en sens inverse, transformant l’électricité en mouvement.
Ce principe sera à la base du moteur électrique moderne. Pourtant, Pacinotti ne bénéficiera pas immédiatement de la reconnaissance qu’il mérite. Son invention, qui n’avait pas encore été brevetée, est reprise et perfectionnée par le physicien français Zénobe Gramme, qui sera reconnu comme l’inventeur officiel de la dynamo. Ce n’est que bien plus tard que des figures scientifiques influentes, comme Werner Siemens, défendront l’apport de Pacinotti à cette avancée.
L’effet photovoltaïque et l’effet photoélectrique sont deux phénomènes scientifiques liés à la lumière, mais qui ne doivent pas être confondus.
Le courant électrique continu est un type de courant où les électrons circulent dans une seule direction, sans inversion de polarité. Contrairement au courant alternatif, qui change de direction à intervalles réguliers, le courant continu est stable et constant.
Alors que l’effet photovoltaïque permet de produire directement de l’électricité utilisable, l’effet photoélectrique a surtout été une avancée théorique cruciale dans la compréhension du comportement quantique de la lumière, ce qui a valu à Einstein le prix Nobel de physique en 1921.
L’importance des recherches de Pacinotti sur l’effet photovoltaïque ne sera pleinement reconnue que bien plus tard. Son élève, Augusto Righi, poursuivra ses travaux et contribuera à affiner la compréhension du phénomène. Ces avancées serviront ensuite de base aux recherches d’Einstein, lesquelles révolutionneront la physique moderne.
Par ailleurs, Pacinotti a laissé une empreinte durable dans l’histoire de l’énergie. Après avoir enseigné la physique à Cagliari, puis à Pise, où il reprendra la chaire universitaire de son père, il sera nommé sénateur du Royaume d’Italie.
Il s’éteint en 1912, alors que le terme « effet photovoltaïque » commence à être utilisé pour désigner le processus qu’il avait exploré des décennies auparavant. Son intuition, longtemps sous-estimée, trouve enfin sa place dans l’histoire des sciences et de l’énergie solaire.
Aujourd’hui, les avancées de Pacinotti résonnent plus que jamais dans un monde en quête d’énergies renouvelables. L’effet photovoltaïque est à la base du développement des panneaux solaires, qui permettent de produire une électricité propre, réduisant ainsi notre dépendance aux énergies fossiles.
Grâce aux progrès technologiques, le rendement des cellules photovoltaïques ne cesse d’augmenter, rendant cette énergie plus accessible et plus efficace. Pacinotti, avec ses découvertes visionnaires, a joué un rôle clé dans cette révolution, même si son nom reste moins connu que celui d’autres scientifiques.
Son travail, bien que partiellement oublié, a pourtant posé les bases de la transition énergétique actuelle, confirmant que l’effet photovoltaïque est l’un des piliers de l’avenir énergétique du XXIe siècle.
