Comment fonctionne un panneau solaire photovoltaïque ?

Considéré comme une source d'énergie alternative prometteuse pendant des décennies, les panneaux solaires protègent les toits et les panneaux routiers, et contribuent à maintenir l'énergie des vaisseaux spatiaux et des satellites.

Autrement dit, un panneau solaire fonctionne en permettant aux photons ou aux particules de lumière, de frapper des électrons exempts d'atomes, générant un flux d'électricité. Les panneaux solaires comportent en fait de nombreuses unités plus petites appelées cellules photovoltaïques. (le photovoltaïque signifie simplement qu'ils transforment la lumière du soleil en électricité.) De nombreuses cellules liés ensemble forment un panneau solaire (voir : gamme souple ou pliable).



Image et descriptif d'une cellule photovoltaïque

Cellule photovoltaïque



Chaque cellule photovoltaïque est essentiellement un sandwich composé de deux tranches de matériau semi-conducteur, généralement du silicium - le même matériau utilisé en microélectronique.

Pour travailler, les cellules photovoltaïques doivent établir un champ électrique. Tout comme un champ magnétique, qui se produit en raison de pôles opposés, un champ électrique se produit lorsque des charges opposées sont séparées. Pour obtenir ce champ, les fabricants "dopent" le silicium avec d'autres matériaux, donnant à chaque tranche du sandwich une charge électrique positive ou négative.



Explications physiques du fonctionnement

Plus précisément dans un panneau solaire photovoltaïque, ils sèment du phosphore dans la couche supérieure de silicium, ce qui ajoute des électrons supplémentaires, avec une charge négative, à cette couche. Pendant ce temps, la couche inférieure obtient une dose de bore, ce qui entraîne moins d'électrons ou une charge positive. Tout cela s'ajoute à un champ électrique à la jonction entre les couches de silicium. Ensuite, lorsqu'un photon de lumière du soleil frappe, un électron libre, le champ électrique poussera cet électron hors de la jonction de silicium.


Schéma Panneau solaire photovoltaïque
Panneau solaire photovoltaïque


Quelques autres composants de la cellule transforment ces électrons en puissance utilisable. Des plaques métalliques conductrices sur les côtés de la cellule collectent les électrons et les transfèrent aux fils. À ce moment-là, les électrons peuvent circuler comme toute autre source d'électricité.

Il existe d'autres types de technologie de l'énergie solaire  y compris la solaire thermique et l'énergie solaire concentrée (CSP)  qui fonctionnent différemment que les panneaux solaires photovoltaïques, mais tous exploitent la puissance de la lumière du soleil pour créer de l'électricité ou pour chauffer de l'eau ou de l'air.

En résumé :

Qu'est-ce qu'une cellule solaire ?

Les cellules solaires sont de petits dispositifs qui peuvent transformer la lumière du soleil en électricité. Une seule cellule ne fournira qu'une très faible puissance. Plusieurs cellules connectées entre elles et fixées dans un cadre forment un panneau solaire (ou un module), ce qui peut produire une plus grande quantité de puissance utile. Lorsque plusieurs panneaux sont connectés, vous disposez d'un réseau solaire.

Comment l'électricité est-elle produite ?

Mettez simplement une cellule solaire comme ça : à l'intérieur d'une cellule solaire, vous avez deux couches de cristaux de silicium, placées l'une sur l'autre pour faire une sorte de sandwich au silicium. La couche supérieure a été spécialement traitée de sorte que ses atomes soient instables, ils ont un trop grand nombre d'électrons dont ils voudraient vraiment se débarrasser. La couche inférieure a également été traitée, mais cette fois, les atomes ont quelques espaces vides qui pourraient vraiment faire avec un électron pour les remplir.

Donc dans un panneau solaire photovoltaïque, la couche supérieure est désespérée de perdre quelques électrons, la couche inférieure est désespérée de gagner quelques électrons, et les électrons eux-mêmes sont démangeaisons pour se déplacer de la couche supérieure vers le bas. Cette configuration met tout en place pour que l'électricité soit produite. Il n'y a qu'un seul problème : les électrons dans le cristal de silicium ne peuvent pas se déplacer librement pas jusqu'à ce que le panneau solaire soit exposé à la lumière.


Contraintes et avenir de cette énergie
 
Une grande partie de la variabilité inhérente à la génération solaire est également prévisible et gérable, et peut être traitée de plusieurs façons, y compris:

-Utiliser de meilleurs outils de prévision pour permettre des prédictions plus précises de la baisse de la production solaire.

-Installation de l'énergie solaire dans une grande zone géographique pour minimiser tout impact de la variabilité de génération en raison de la couverture nuageuse locale.

-Déplacement de l'alimentation électrique et stockage de l'excès d'énergie pour une utilisation ultérieure.

-Réduire la demande d'électricité en encourageant les clients à utiliser l'électricité lorsqu'elle est plus facilement disponible.

-Collaborer avec les régions voisines pour étendre les capacités d'importation / exportation d'électricité et partager des ressources.

0 commentaires:

Enregistrer un commentaire