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Comment les panneaux solaires photovoltaïques fonctionnent-ils exactement?

Comment les panneaux solaires photovoltaïques fonctionnent-ils exactement?

Les panneaux solaires photovoltaïques sont devenus monnaie courante aujourd'hui. De nombreux toits à travers le monde en sont maintenant revêtus.

Mais comment fonctionnent-ils réellement? Découvrons-le.

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Comment fonctionnent les panneaux solaires étape par étape

En un mot, les panneaux solaires photovoltaïques convertissent la lumière du soleil en électricité. Pour ce faire, plusieurs étapes sont nécessaires, comme vous pouvez l'imaginer.

La première étape de tout le cycle est la génération de lumière. Notre Soleil, une étoile G2V (deuxième classe G jaune la plus chaude, séquence principale) et étoile de troisième génération, est un réacteur de fusion nucléaire géant.

Comme il combine des atomes sous une pression et une température immenses en son cœur, un sous-produit de ce processus, mis à part d'énormes quantités de chaleur (environ 15 millions de degrés Celsius), est une quantité abondante de lumière.

Cette lumière voyage du site de fusion atomique à la surface du Soleil, prenant parfois des centaines de milliers d'années pour le faire.

Une fois qu'elle atteint la surface du Soleil, la lumière est dispersée dans l'espace autour de lui. La lumière, comme nous le savons tous, est composée de minuscules paquets, ou quanta, appelés photons.

Ces photons parcourent le vide de l'espace dans toutes les directions, avec une très petite quantité atteignant la Terre. Pour parcourir le93 millions de miles entre nous et le Soleil prend, à la vitesse de la lumière, autour 8,5 minutes.

Chaque heure, un nombre incalculable de photons irradient notre Terre, offrant d'énormes quantités d'énergie pour la vie. On a estimé que si l’humanité pouvait en tirer la grande majorité, cela devrait suffire à satisfaire les besoins énergétiques mondiaux pendant une année entière.

Mais pour ce faire, nous avons besoin d'une forme de technologie pour le faire. L'une de nos principales solutions a été le développement de la cellule photovoltaïque.

Cette technologie utilise des semi-conducteurs, généralement du silicium, pour piéger et convertir ces photons en un courant électrique. Les semi-conducteurs sont des matériaux qui agissent à la fois comme conducteurs électriques et isolants dans des conditions données.

Lorsque les photons du soleil, vieux de quelques centaines de milliers d'années, frappent la cellule solaire, ils éjectent des électrons des atomes du semi-conducteur.

Pour nous être utiles, ces électrons doivent être récoltés ou rassemblés quelque part pour générer un courant électrique. Pour y parvenir, un déséquilibre électrique est nécessaire dans la cellule photovoltaïque.

Vous pouvez assimiler cela à une pente descendante dans laquelle les électrons peuvent circuler dans la même direction. Les panneaux photovoltaïques sont généralement composés de deux couches de semi-conducteur

Pour ce faire, les panneaux PC sont composés de plusieurs couches semi-conductrices prises en sandwich. Chaque couche semi-conductrice est "dopée" avec un autre matériau pour les rendre chargées positivement ou négativement.

Le phosphore est généralement l'agent «dopant» de choix pour la couche supérieure pour lui donner une charge négative, akasilicium de type n. Le bore est généralement utilisé pour la couche inférieure de la couche chargée positivement, akasilicium de type p.

Cette configuration prépare la cellule pour la création d'un circuit électrique une fois que les électrons sont libérés. Mais certains autres composants sont nécessaires pour collecter et transformer ces électrons en énergie utilisable.

"Les plaques métalliques conductrices sur les côtés de la cellule collectent les électrons et les transfèrent aux fils. À ce stade, les électrons peuvent circuler comme n'importe quelle autre source d'électricité." - livescience.com.

Comme de plus en plus d'entre eux circulent dans le circuit, de l'électricité en courant continu est générée et peut être utilisée pour des travaux utiles. Mais d'abord, le courant continu doit être converti en courant alternatif (CA) pour être utilisé dans la plupart des appareils électriques de votre maison.

Pour ce faire, le courant continu est transmis à un appareil appelé onduleur solaire. Ceux-ci ont non seulement généré du courant alternatif, mais fournissent également une protection contre les défauts à la terre pour le tableau de panneaux.

Une fois sous forme CA, le courant électrique peut être utilisé pour alimenter la myriade d'appareils électriques de votre maison. Ou, alternativement, il peut être envoyé au réseau national - - attirant généralement une forme de rémunération.

Chaque panneau solaire est composé de plusieurs de ces cellules photovoltaïques et les installations photovoltaïques se composent généralement de plusieurs panneaux pour former un générateur photovoltaïque.

Plus il y a de panneaux photovoltaïques, plus le champ est grand et plus la production électrique potentielle est importante.

Les panneaux solaires sont-ils à court d'électrons?

En d'autres termes, non, ce n'est pas possible. En effet, les panneaux photovoltaïques fonctionnent en libérant des électrons des matériaux semi-conducteurs «dopés» à l'intérieur de la cellule qui forment un circuit et retournent ensuite aux semi-conducteurs dans le panneau.

La même chose est vraie pour tout circuit électrique. Ici, les électrons circulent sous forme de courant électrique à travers une boucle fermée.

"Les circuits ne créent pas, ne détruisent pas, n'utilisent pas ou ne perdent pas d'électrons. Ils transportent simplement les électrons en cercles." - wtamu.edu.

L'ensemble de l'appareil, lorsqu'il est exposé à la lumière du soleil, génère un circuit électrique qui circule dans une direction à travers l'appareil photovoltaïque et ses composants auxiliaires.

"Les électrons à l'avant de la cellule sont collectés par des lignes de quadrillage ultra-minces qui sont imprimées sur la surface avant de la cellule. Ils s'écoulent dans des barres omnibus plus épaisses (bandes métalliques ou barres utilisées pour la distribution d'énergie électrique), comme les voitures individuelles dans les rues résidentielles. se coinçant dans une autoroute, sauf qu'ils voyagent tous à une vitesse proche de la lumière!

Le courant électrique circule ensuite dans un circuit où il abandonne son potentiel de tension sous forme d'énergie électrique. Les électrons épuisés continuent alors à circuler dans le circuit électrique jusqu'à ce que le reflux dans l'arrière de la cellule solaire, où ils se recombinent avec les trous qu'ils ont à l'origine laissés derrière. "- interplaylearning.com.

Pour cette raison, les cellules ne "manquent" jamais d'électrons. Ils circulent toujours autour et autour du circuit créé dans la cellule PV.

Un potentiel de tension est créé par les photons du soleil qui abandonnent une partie de leur énergie dans la charge du circuit. Cela retourne ensuite dans la cellule solaire et le processus est répété encore et encore - tant qu'il y a du soleil bien sûr.

Comment fonctionnent les panneaux solaires portables?

Les panneaux solaires portables, comme leur nom l'indique, sont des panneaux photovoltaïques qui peuvent être transportés et utilisés dans une capacité mobile. Ils diffèrent des panneaux photovoltaïques plus traditionnels, qui sont lourds et encombrants en comparaison et ont tendance à être utilisés dans une configuration statique ou fixe.

Leur fonction de base est fondamentalement la même que celle des grands réseaux commerciaux et domestiques. Les panneaux photovoltaïques portables ont tendance à être plus compacts et sont beaucoup plus petits.

Ils peuvent également être dotés de fonctionnalités supplémentaires telles que la conception pliable ou la béquille et leur apparence esthétique globale variera considérablement.

Ils ont tendance à avoir une capacité de production d'énergie inférieure à celle des panneaux photovoltaïques plus grands et sont spécialement conçus pour une utilisation sur les campings ou les voyages en VR. Les panneaux photovoltaïques résidentiels typiques peuvent générer environ 30 kWh d'électricité par jour.

Les portables, en revanche, ne sont généralement capables de générer qu'entre 5 et 10% de ce montant. Mais puisque vous devriez avoir moins d'appareils électriques sur vous, à moins que vous n'aimiez trimballer votre 40 pouces TV et Playstation 4 avec vous, cela devrait être plus que suffisant.


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