Le photovoltaique ... comment ça marche 🙂

 

Définition : 

Les cellules photovoltaïques, au cœur des panneaux solaires, sont des dispositifs électroniques ingénieux convertissant la lumière du soleil en électricité. Leur fonctionnement repose sur le principe de l'effet photovoltaïque, découvert au XIXe siècle par Alexandre-Edmond Becquerel.

Chaque cellule photovoltaïque est généralement composée de plusieurs couches de matériaux semi-conducteurs, souvent du silicium. Lorsque la lumière solaire frappe la cellule, les photons présents dans la lumière excitent les électrons dans la couche supérieure du matériau semi-conducteur. Cette excitation crée un courant électrique, car les électrons libérés migrent vers la couche inférieure, créant ainsi une différence de potentiel.

Les électrons ainsi mis en mouvement forment un courant continu, mais pour être utilisable, ce courant doit passer par un onduleur qui le convertit en courant alternatif, le type d'électricité utilisé dans nos foyers.

Le rendement d'une cellule photovoltaïque dépend de divers facteurs tels que l'intensité lumineuse, la température et la qualité du matériau semi-conducteur. Les progrès constants dans la recherche visent à améliorer ces rendements pour rendre l'énergie solaire encore plus compétitive.

L'utilisation généralisée des cellules photovoltaïques dans la production d'énergie propre témoigne de leur efficacité et de leur rôle essentiel dans la transition vers des sources d'énergie renouvelable. Grâce à leur fonctionnement novateur, ces cellules contribuent à exploiter l'énorme potentiel énergétique offert par le soleil, ouvrant ainsi la voie à un avenir plus durable et respectueux de l'environnement.

Découverte :

• 1839 : Antoine César BECQUEREL, physicien français, découvre « l’effet photovoltaïque ».
• 1905 : Albert Einstein fut le premier à en proposer une explication, en utilisant le concept des « photons ».
• 1955 : BELL Téléphone (Etats-Unis) annonce la mise au point d'une cellule dont le rendement atteint 6 %, marquant ainsi la naissance des premières applications PV 

Premières applications

• 1958 : Une cellule avec un rendement de 9 % est mise au point.  Les premiers satellites alimentés par des cellules PV sont envoyés dans l’espace.
• 1973 : La première maison alimentée par des cellules PV est construite à l’Université de Delaware.
• 1983 : La première voiture alimentée par énergie PV parcourt une distance de 4 000 km en Australie.

 

L'effet photovoltaïque 

 

La lumière produit des photons, c'est l'effet photovoltaïque, c'est des électrons et des "trous", ce déplacement d'electrons va produire un courant, c'est la  production électrique

La lumière augmente, le courant augmente donc la production électrique augmente

La lumière baisse, le courant baisse, la production électrique baisse

Schema photons

 

Déduction :

Un module photovoltaïque ou appelé aussi panneau solaire a besoin de lumière pour produire de l'électricité. Son fonctionnement est optimum quand les rayons lumineux sont les plus intense, en été et au zénith.

 

Le rayonnement lumineux

On distingue 3 types de rayonnement :

• le direct
• l'indirect ou diffus
• le réfléchi ou albédo

Rayonnement somaire

 

Pour quantifier ce rayonnement lumineux ou éclairement  on utilise le terme "puissance" en W par m²  => W/m²

 

Rayonnement direct

 

Plus le rayonnement est direct et plus la production d'électricité sera importante, la production la plus conséquente sera donc en été. En hiver le rayonnement lumineux correspond à environ 75% de diffus, à la montagne l'albédo généré par le reflet de la neige sur les panneaux ainsi que la température extérieure plus froide qu'en bord de mer accentueront les performances de votre installation.

Le gisement solaire

 

Carte de France du gisement solaire

 

Ce gisement s'exprime en énergie et l'unité est le Kw/m².

On remarque que cette quantité d'énergie est 2 fois plus importante  dans le sud de la France que dans le nord, ce qui ne veut pas dire que l'on ne peut pas installer des modules PV partout en France, il suffira d'adapter la taille de l'installation à ses besoins.

 

L’énergie fournie par le soleil est 11 200 fois supérieure aux besoins de la population mondiale.

Energie besoin

Les ressources connues sont :

• 100 ans pour l'uranium
• 60 ans pour le gaz
• 40 ans pour le pétrole
• 130 ans pour le charbon