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technologie solaire photovoltaïque convertit la lumière en électricité en 2022

Le travail de la technologie solaire photovoltaïque

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Atomiquement, la technologie solaire photovoltaïque convertit la lumière en électricité. Certains matériaux semi-conducteurs absorbent les particules ou les photons de la lumière du soleil et libèrent des électrons à la suite de l’effet photoélectrique.

Une cellule photovoltaïque génère de l’électricité à partir de la lumière visible, tandis qu’une cellule solaire absorbe tout le spectre des fréquences lumineuses de la lumière du soleil et les convertit en énergie utilisable.

Les systèmes photovoltaïques et solaires sont utilisés pour la production d’énergie isolée ou en réseau dans une variété d’appareils, y compris les véhicules électriques (VE) et les toits solaires, ainsi que les systèmes de pompage et de dessalement de l’eau.

Technologies des cellules solaires photovoltaïques : une analyse de pointe

 

Les cellules photovoltaïques utilisent des matériaux semi-conducteurs stratifiés comme jonction PN pour convertir l’énergie lumineuse à base de photons en courant électrique à base d’électrons.

La jonction PN est l’interface entre un semi-conducteur de type p (accepteur d’électrons) et un semi-conducteur de type n (donneur d’électrons) (matériau donneur d’électrons).

Lorsqu’un photon est absorbé par un semi-conducteur de type n, un électron est libéré et une paire électron-trou est créée. Le trou chargé positivement est attiré par le matériau de type p, tandis que l’électron chargé négativement est attiré par le matériau de type n.

Si les électrodes sont connectées à un circuit terminé, l’électron libre voyagera à travers le circuit, générant du courant électrique et de la tension, jusqu’à ce qu’il se recombine avec un trou d’électron dans le matériau de type p.

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L’efficacité des systèmes photovoltaïques varie en fonction du type de technologie de cellules photovoltaïques et du matériau semi-conducteur utilisé. Les premières cellules solaires ont été fabriquées à partir de substances polycristallines et monocristallines inorganiques.

Grâce aux progrès remarquables de l’électronique et des matériaux organiques, des progrès significatifs ont été réalisés dans la technologie photovoltaïque.
Une cellule solaire organique est légère, flexible et peut être fabriquée à peu de frais avec des donneurs polymères haute performance, des accepteurs de fullerène et de non-fullerène (NFA) en utilisant des procédés de solution à basse température sur un matériau conducteur transparent, tel que l’oxyde d’indium-étain (ITO) ou l’oxyde d’étain dopé au fluor (FTO).

Les matériaux organiques de transport de trous (HTM) ont fait des cellules solaires à pérovskite haute performance une alternative viable et plus efficace pour la récupération d’énergie solaire.

En tant que couche active, les cellules solaires en pérovskite utilisent généralement un matériau hybride inorganique-organique.

Les cellules solaires à pérovskite sont les technologies solaires qui progressent le plus rapidement pour les applications commerciales en raison de leur efficacité de conversion élevée, de leur faible coût et de leur fabrication simple.
Les pérovskites aux halogénures de plomb ont l’efficacité de conversion la plus élevée et sont la technologie des cellules solaires avec le taux de croissance le plus élevé.

La croissance remarquable des technologies photovoltaïques (PV) au cours des cinq dernières années nécessite une réévaluation de leurs performances et de leur potentiel futur. Ici, nous examinons le développement de cellules et de modules composés de GaAs monocristallin, Si, GaInP et InP, de Si multicristallin et de films minces polycristallins CdTe et CuInxGa1xSe2.

En outre, nous examinons les développements PV des pérovskites aux halogénures de plomb nouvellement émergents, ainsi que les progrès significatifs dans les chalcogénures durables, les PV organiques et les technologies de points quantiques.

En plus de l’efficacité de conversion de puissance, nous prenons en compte une variété de facteurs qui influencent la puissance de sortie de chaque type de cellule, y compris les améliorations dans le contrôle de la qualité optoélectronique des matériaux et interfaces pertinents pour PV, ainsi que la découverte de nouvelles propriétés de matériaux. En comparant les paramètres des cellules photovoltaïques entre les technologies, nous estimons le potentiel de chaque technologie pour l’avancement à court terme.

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Bien que des développements précis ou révolutionnaires ne puissent être prédits, la fertilisation croisée entre les technologies se produit fréquemment, faisant des réalisations d’un type de cellule un indicateur du développement évolutif des autres.

Ce transfert de connaissances arrive à point nommé, étant donné que le développement des pérovskites aux halogénures métalliques   contribue à unifier des branches auparavant disparates et axées sur la technologie de la recherche photovoltaïque.

Le photovoltaïque, qui est utilisé dans les panneaux solaires, est probablement le plus familier pour vous. Lorsque la lumière du soleil frappe un panneau solaire, les cellules photovoltaïques à l’intérieur du panneau absorbent l’énergie du soleil. Cette énergie génère des charges électriques qui se déplacent en réponse au champ électrique interne de la cellule, ce qui entraîne le flux d’électricité.

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