cellules photovoltaïques

cellules photovoltaïques et le rayonnement solaire 2024

Les cellules photovoltaïques transforment le rayonnement solaire en électricité.

 

cellules photovoltaïques
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les cellules photovoltaïques (PV), également connue sous le nom de cellule solaire, sont des dispositifs non mécanique qui convertit directement la lumière du soleil en électricité. Certaines cellules photovoltaïques peuvent générer de l’électricité à partir de la lumière artificielle.

Les photons transportent l’énergie solaire

La lumière du soleil est composée de photons, ou particules d’énergie solaire. Ces photons contiennent des quantités variables d’énergie qui correspondent aux différentes longueurs d’onde du spectre solaire.

Les cellules photovoltaïques sont composées de matériaux semi-conducteurs. Lorsque les photons frappent une cellule photovoltaïque, ils peuvent être réfléchis, transmis ou absorbés par le matériau semi-conducteur. Seuls les photons absorbés peuvent produire de l’électricité.

Lorsque le matériau semi-conducteur absorbe suffisamment de lumière solaire (énergie solaire), les électrons des atomes se délogent.

Un traitement spécial de la surface du matériau pendant la fabrication rend la surface avant de la cellule plus réceptive aux électrons délogés ou libres, ce qui provoque la migration naturelle des électrons vers la surface de la cellule.

Le courant électrique.

 

installations photovoltaïques
installations

Le mouvement des électrons chargés négativement vers la surface avant de la cellule crée un déséquilibre électrique entre les surfaces avant et arrière de la cellule.

Ce déséquilibre, à son tour, génère un potentiel de tension similaire aux bornes négatives et positives d’une batterie. Les électrons sont absorbés par les conducteurs électriques de la cellule.

Lorsque les conducteurs d’un circuit électrique sont connectés à une charge externe, telle qu’une batterie, le courant circule dans le circuit.

Selon le type de technologie photovoltaïque, l’efficacité des systèmes photovoltaïques varie.
Les cellules photovoltaïques varient dans leur capacité à convertir la lumière du soleil en électricité en fonction du type de matériau semi-conducteur et de la technologie des cellules photovoltaïques.

L’efficacité moyenne des modules photovoltaïques disponibles dans le commerce était inférieure à 10% au milieu des années 1980, a augmenté à environ 15% en 2015 et est maintenant proche de 20% pour les modules de pointe. L’efficacité des cellules photovoltaïques expérimentales et des cellules photovoltaïques pour des marchés de niche, tels que les satellites spatiaux, a atteint près de 50%.

Fonctionnement des installations photovoltaïques

 

électrique
électrique solaire

La cellule PV est le composant fondamental d’un système PV. La largeur des cellules individuelles peut varier d’environ 0,5 à 4 pouces.

Cependant, une seule cellule ne produit que 1 ou 2 watts, ce qui est insuffisant pour alimenter de petits appareils tels que des calculatrices ou des montres-bracelets.

Dans un module ou un panneau photovoltaïque résistant aux intempéries, les cellules photovoltaïques sont interconnectées électriquement. Les modules photovoltaïques varient en taille et en capacité à produire de l’électricité.

La capacité d’un module photovoltaïque à générer de l’électricité augmente avec le nombre de cellules ou la surface du module. Les modules photovoltaïques peuvent être regroupés pour créer un panneau photovoltaïque.

Un panneau photovoltaïque peut être constitué de deux ou plusieurs centaines de modules photovoltaïques. La quantité totale d’électricité générée par un panneau photovoltaïque est déterminée par le nombre de modules photovoltaïques connectés au réseau.

Les cellules photovoltaïques produisent de l’énergie en courant continu (CC). Cette électricité à courant continu peut être utilisée pour charger des batteries, qui à leur tour alimentent des dispositifs à courant continu.

Dans les réseaux de transport et de distribution, presque toute l’électricité est fournie sous forme de courant alternatif (CA). Sur les modules et les réseaux photovoltaïques, des onduleurs sont utilisés pour convertir l’électricité CC en électricité CA.

Les cellules et modules photovoltaïques généreront le plus d’électricité lorsqu’ils seront directement face au soleil. Les modules et les réseaux photovoltaïques peuvent utiliser des systèmes de suivi qui orientent constamment les modules vers le soleil, mais ces systèmes sont coûteux.

La plupart des systèmes photovoltaïques ont des modules en position fixe orientée directement vers le sud (dans l’hémisphère nord; directement au nord dans l’hémisphère sud) et à un angle qui optimise les performances physiques et économiques du système.

Applications des systèmes d’énergie solaire

Les calculatrices et les montres-bracelets sont alimentées par les plus petites installations photovoltaïques.

Les grands systèmes peuvent fournir de l’électricité pour pomper de l’eau, alimenter du matériel de communication, alimenter une seule résidence ou entreprise, ou former de grands réseaux qui fournissent de l’électricité à des milliers de consommateurs d’électricité.

Certains avantages des systèmes photovoltaïques comprennent:

 

Les systèmes photovoltaïques peuvent fournir de l’électricité dans des zones où les systèmes de distribution d’électricité (lignes électriques) n’existent pas, ainsi qu’à un réseau électrique.
Les panneaux photovoltaïques sont évolutifs et peuvent être installés rapidement.
L’impact des systèmes photovoltaïques installés sur les bâtiments sur l’environnement est minime.

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