Panneaux photovoltaïques énergie solaire

Energie solaire photovoltaïque

Energie solaire photovoltaïque

L'énergie solaire photovoltaïque consiste en la transformation directe du rayonnement solaire en énergie électrique. Ce type d'énergie est souvent appelé énergie photovoltaïque.

Cette transformation en énergie électrique est obtenue en tirant parti des propriétés des matériaux semi-conducteurs à travers les cellules photovoltaïques. Le matériau de base pour la fabrication de panneaux photovoltaïques est généralement le silicium. Lorsque la lumière du soleil (photons) frappe l'une des faces de la cellule solaire, elle génère un courant électrique. Cette électricité générée peut être utilisée comme source d'énergie.

La fabrication de cellules photovoltaïques est un processus coûteux, à la fois économiquement et dans le temps. La silice avec laquelle les cellules photovoltaïques sont fabriquées est un matériau très abondant sur Terre. Cependant, le traitement du silicium est laborieux et compliqué. Au moyen de processus très compliqués, des lingots de silicium sont fabriqués. Par la suite, des plaquettes ( cellules photovoltaïques) seront découpées dans ces lingots de silicium.

Une autre source d'obtention de silicium est le recyclage de l'industrie électronique.

D'autres matériaux plus performants sont en cours de préparation.

Il est important que toutes les cellules qui composent un panneau solaire photovoltaïque aient les mêmes caractéristiques. Après la fabrication des cellules photovoltaïques, un processus de classification et de sélection doit être suivi.

Efficacité de l'énergie photovoltaïque

Panneaux photovoltaïques - énergie solaire photovoltaïque

En fonction de la construction, les modules photovoltaïques peuvent produire de l'électricité à partir d'une gamme spécifique de fréquences lumineuses, mais en général, ils ne peuvent couvrir toute la gamme solaire (en particulier ultraviolet, infrarouge et lumière faible ou diffuse). Par conséquent, une grande partie de l'énergie de la lumière solaire incidente n'est pas utilisée par les panneaux solaires, ce qui pourrait donner des efficacités beaucoup plus élevées s'ils sont éclairés par une lumière monochromatique.

Par conséquent, un autre concept consiste à diviser la lumière en différentes longueurs d'onde et à diriger les faisceaux dans différentes cellules accordées à ces plages. Cela a été projeté pour être en mesure d'augmenter l'efficacité de 50%. Les scientifiques de Spectrolab, une filiale de Boeing, ont rapporté le développement de cellules solaires multi-unions avec un rendement de plus de 40%, un nouveau record mondial pour les cellules solaires photovoltaïques. Les scientifiques de Spectrolab prédisent également que la concentration de cellules solaires pourrait atteindre des rendements de plus de 45% ou même 50% dans le futur, avec des efficacités théoriques d'environ 58% dans les cellules ayant plus de trois jonctions.

Actuellement, le meilleur taux de conversion de la lumière solaire en énergie photovoltaïque dans les nouveaux produits commerciaux atteint une efficacité du module solaire d'environ 21,5%.

Applications de l'énergie solaire photovoltaïque

Utilisation de l'énergie solaire photovoltaïque pour l'éclairage public

La principale application d'une installation d'énergie solaire photovoltaïque est la production d'énergie électrique à partir du rayonnement solaire.

La production d'énergie peut être à grande échelle pour la consommation générale ou à petite échelle pour la consommation dans les petites habitations, les refuges de montagne ou les sites isolés.

Il existe principalement deux types d'installations photovoltaïques:

  • Installations photovoltaïques pour la connexion au réseau, où l'énergie produite est entièrement utilisée pour la vente au réseau de distribution.
  • Installations de réseaux photovoltaïques isolés, utilisés pour l'autoconsommation, qu'il s'agisse d'une habitation isolée, d'une station relais de télécommunication, d'un système de pompage de l'eau pour l'irrigation, etc.

Dans les applications de l'énergie photovoltaïque non connecté au réseau, nous trouvons dans de nombreux domaines de la vie quotidienne. L'énergie photovoltaïque est utilisée dans de petits appareils tels que les calculatrices, comme pour l'éclairage public dans certaines zones, pour alimenter des moteurs électriques et même des voitures et des avions ont été développés qui fonctionnent exclusivement en utilisant le rayonnement solaire comme source d'énergie.

Histoire de l'énergie photovoltaïque

L'énergie photovoltaïque générée par l'effet photovoltaïque a été reconnue pour la première fois en 1839 par le physicien français Becquerel. Cependant, ce n'est qu'en 1883 que la première cellule solaire a été construite par Charles Fritts avec une efficacité de 1%. Au cours de la première moitié du XXe siècle, plusieurs améliorations ont été apportées pour accroître son efficacité.

En 1946, Russel Ohl a breveté l'union moderne entre les matériaux semi-conducteurs actuellement utilisés. Mais le progrès technologique le plus important est survenu en 1954 lorsque Bell Laboratories, expérimentant avec des semi-conducteurs, a développé la première cellule photovoltaïque en silicium, avec un rendement de 4,5%.

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Références

  1. Roper, L. David. World Photovoltaic Energy
  2. REN21 (2009). Renewables Global Status Report: 2009 Update
  3. Swanson, R. M. (2009). Photovoltaics Power Up
  4. «Photovoltaic Effect»  Mrsolar.com
  5. «The photovoltaic effect»  Encyclobeamia.solarbotics.net.
  6. «La fotovoltaica ya se codea en costes con la nuclear». El periódico de la energía. 

Dernier examen: 24 mai 2018