Panneaux photovoltaïques énergie solaire

Cellule photocyclique

Cellule photocyclique

En électronique, une cellule photoélectrique ou une cellule photovoltaïque est un dispositif électrique / électronique qui convertit l'énergie incidente du rayonnement solaire en électricité grâce à l'effet photovoltaïque. Les cellules photovoltaïques sont les composants de base des modules photovoltaïques, qui sont des panneaux solaires capables de générer de l'énergie électrique à partir du rayonnement solaire. C'est donc l'élément de base essentiel pour ce type d'énergie renouvelable.

Les composés d'un matériau qui a un effet photoélectrique absorbent les photons de la lumière et émettent des électrons. Lorsque ces électrons libres sont capturés, le résultat est un courant électrique qui peut être utilisé comme électricité. Un panneau photovoltaïque est composé d'un groupe de cellules photoélectriques en formation. Ce groupe de cellules photovoltaïques forment un réseau de cellules solaires connectés en un circuit série pour augmenter la tension de sortie, tandis que plusieurs réseaux sont connectés en circuit en parallèle pour augmenter le courant électrique qui est capable de fournir l'appareil. Le type de courant électrique qu'il fournit est le courant continu.

L'efficacité de conversion moyenne obtenue par les cellules photovoltaïques disponibles dans le commerce à partir de silicium monocristallin est inférieure à celle des cellules multicouches, généralement l'arséniure de gallium. Actuellement, il existe également de nouvelles technologies dans la production de panneaux solaires qui n'utilisent pas le silicium, par exemple, avec semi-conducteur tellurure de cadmium, arséniure de gallium et d'indium diseleniur de cuivre.

Description de la cellule photovoltaïque

La cellule solaire photovoltaïque la plus courante est une feuille de silicium cristallin d'une épaisseur d'environ 0,3 mm. Le processus d'élaboration est d'un niveau sophistiqué et délicat pour être en mesure d'obtenir une homogénéité du matériel.

Le champ électrique est généré à partir de la polarisation différente de deux zones de la cellule photovoltaïque. Généralement, la partie supérieure a un caractère négatif et le côté positif pour créer la jonction p-n.

C'est ainsi que l'une de ses zones a:

  • Défaut d'électrons, appelé p ou zone positive, ou anode ou récepteur. Généralement, il est obtenu en ajoutant au silicium pur une petite partie de bore qui n'a que 3 électrons de valence.
  • Excès d'électrons, appelé n ou négatif, ou cathode ou émetteur. Généralement formé par la diffusion du phosphore qui a 5 électrons dans la dernière orbite.

En raison de cette différence de charge électrique dans le matériau, le champ électrique responsable de pousser les électrons hors de la cellule est produit par la surface de la couche N, ce qui implique l'établissement d'un courant électrique.

La cellule solaire est équipée de contacts électriques pour canaliser l'énergie qu'elle produit lorsqu'elle est éclairée. Ces contacts sont conçus de manière ramifiée (côté ensoleillé). Il y en a deux principaux et, en plus, il y a les branches qui les rejoignent pour mieux collecter les électrons dans toute la surface de la cellule. L'objectif est de combiner un bon contact électrique, une faible résistivité et de faire la nuance minimale pour que les photons atteignent le matériau actif de la cellule.

Sur le verso, les contacts forment généralement un cadre serré ou même une feuille continue qui permet la réduction de la valeur de la résistance interne.

Principe de fonctionnement de la cellule photovoltaïque

Quand une cellule solaire photovoltaïque est connecté à une charge ou à la consommation et, en même temps, éclairée par le Soleil, il génère une différence de potentiel entre les contacts causées par le mouvement des électrons à travers la charge.

Dans ces conditions, la cellule fonctionne comme un générateur de courant. Ensuite, nous allons décrire avec un peu plus de détails les différents processus qui permettent:

  • Photons qui atteignent l'intérieur de la cellule et ont une énergie cinétique égale ou supérieure à l'impact de l'énergie de valence sur le matériau et génèrent des paires de porteurs (électro-trou).
  • Le champ électrique, ou différence de potentiel, produit par la jonction p-n sépare les porteurs avant que les recombinaisons puissent se produire.

On peut dire que le courant généré par une cellule solaire photovoltaïque éclairée et connectée à une charge est le reste entre sa capacité de production brute et les pertes par recombinaison entre électrons et photons.

Applications de la cellule photoélectrique

Les cellules photovoltaïques sont parfois utilisées seules (éclairage de jardin, calculatrices, ...) ou groupées en panneaux solaires photovoltaïques.

Ils sont utilisés pour remplacer les batteries (l'énergie est de loin la plus chère pour l'utilisateur), les cellules ont envahi les calculatrices, les horloges, les appareils, etc.

Il est possible d'augmenter sa plage d'utilisation en la stockant avec un (condenseur ou batterie électrique). Lorsqu'il est utilisé avec un dispositif de stockage d'énergie, une diode doit être placée en série pour éviter la décharge du système pendant la nuit.

Ils sont utilisés pour produire de l'électricité pour de nombreuses applications (satellites, parcmètres, ...) et pour alimenter les maisons ou réseau public en cas d'une centrale solaire photovoltaïque.

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Dernier examen: 25 mai 2018