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Panneaux photovoltaïques énergie solaire

Cellule photovoltaïque

Cellule photovoltaïque

En électronique, une cellule photoélectrique ou photovoltaïque est un dispositif électrique / électronique qui convertit l'énergie incidente du rayonnement solaire en électricité grâce à l'effet photovoltaïque.

Les composés d'un matériau à effet photoélectrique absorbent les photons de lumière et émettent des électrons. Lorsque ces électrons libres sont capturés, il en résulte un courant électrique pouvant être utilisé comme électricité. Un panneau photovoltaïque est constitué d'un groupe de cellules photoélectriques en formation. Ce groupe de cellules photovoltaïques forme un réseau de cellules solaires connectées en série pour augmenter la tension de sortie tout en connectant plusieurs réseaux en parallèle pour augmenter le courant électrique que le dispositif est capable de fournir. Le type de courant électrique fourni est le courant continu.

Le rendement moyen de conversion obtenu par les cellules photovoltaïques disponibles dans le commerce en silicium monocristallin est inférieur à celui de cellules multicouches, généralement de l'arséniure de gallium. Actuellement, il existe également de nouvelles technologies dans la production de panneaux solaires sans silicium.

Description de la cellule photovoltaïque

La cellule solaire photovoltaïque la plus courante est une feuille de silicium cristallin d'une épaisseur approximative de 0,3 mm. Le processus de fabrication est d'un niveau sophistiqué et délicat afin d'obtenir une homogénéité du matériau.

Le champ électrique est généré par la polarisation différente de deux zones de la cellule photovoltaïque. Généralement, la partie supérieure a un caractère négatif et le reste positif pour créer la jonction pn.

Ainsi, l'un de ses domaines a:

  • Défaut électronique appelé zone positive ou anode ou récepteur. En règle générale, il est obtenu en ajoutant au silicium pur une petite partie de bore contenant seulement 3 électrons de valence.
  • Excès d'électrons, appel non négatif, cathode ou émetteur. Généralement formé par la diffusion de phosphore qui a 5 électrons dans la dernière orbite.

En raison de cette différence de charge électrique dans le matériau, le champ électrique chargé de pousser les électrons hors de la cellule à travers la surface de la couche N est produit, 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 (sur la face ensoleillée). Il y en a deux des principaux et, en plus, il y a des ramifications qui les unissent pour mieux collecter les électrons sur toute la surface de la cellule. L'objectif est de combiner un bon contact électrique, une faible résistivité et de créer une ombre minimale de sorte que les photons atteignent le matériau actif de la cellule.

Sur le côté arrière, les contacts forment généralement une trame serrée ou même une feuille continue qui permet la réduction de la valeur de la résistance interne.

Efficacité des cellules photovoltaïques

L'efficacité de conversion moyenne obtenue par les cellules disponibles dans le commerce produites à partir de silicium monocristallin est inférieure à l'efficacité des cellules multicouches, généralement de l'arséniure de Gali.

Panneau 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 de ce type d'énergie renouvelable.

Un panneau solaire photovoltaïque est constitué d'un réseau de cellules solaires connectées en série pour augmenter la tension de sortie. Dans le même temps, plusieurs réseaux sont connectés en parallèle pour augmenter le courant électrique que l'appareil est capable de fournir.

Le type de courant électrique fourni par un panneau photovoltaïque est le courant continu.

Principe de fonctionnement de la cellule photovoltaïque

Lorsqu'une cellule solaire photovoltaïque est connectée à une charge ou à une consommation et qu'elle est simultanément illuminée par le Soleil, elle génère une différence de potentiel entre ses contacts qui provoque la circulation des électrons à travers la charge.

Dans ces conditions, la cellule fonctionne comme un générateur de courant. Ensuite, nous décrirons un peu plus en détail les différents processus qui le rendent possible:

  • Les photons qui atteignent l'intérieur de la cellule et ont une énergie cinétique égale ou supérieure à l'énergie de Valencia impactent le matériau et génèrent des paires de porteurs (électro-trous).
  • Le champ électrique, ou différence de potentiel, produit par la jonction pn sépare les porteurs avant que des recombinaisons puissent avoir lieu.

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 cellules photoélectriques

Les cellules photovoltaïques sont parfois utilisées seules (éclairage de jardin, calculatrices, ...) ou regroupées dans des panneaux solaires photovoltaïques. De cette façon, l'électricité est générée par cette source d'énergie renouvelable.

Les cellules photoélectriques sont également utilisées 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 pouvant fonctionner à l'énergie solaire.

Il est possible d'augmenter son domaine d'utilisation en le stockant au moyen d'un (condensateur ou batterie électrique). Lorsqu'elle est utilisée avec un dispositif de stockage d'énergie, une diode doit être placée en série pour empêcher la décharge du système pendant la nuit.

Ils sont utilisés pour produire de l'électricité pour de nombreuses applications (satellites, parcmètres, ...), ainsi que pour l'électricité domestique ou dans un réseau public dans le cas d'une centrale solaire photovoltaïque.

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Dernier examen: 5 novembre 2019