Les panneaux solaires deviennent rapidement une option d’énergie renouvelable très attrayante, qui pourrait finir par être incroyablement bénéfique pour l’environnement. Le processus de conversion de la lumière du soleil en énergie électrique s’est considérablement amélioré au cours des dernières décennies et est maintenant plus efficace que jamais. L’utilisation de l’énergie solaire existe depuis des années dans de petits appareils tels que les calculatrices, mais beaucoup parlent maintenant d’alimenter les maisons et les entreprises de ces panneaux.
L’énergie solaire est l’une des sources d’énergie renouvelable les plus prometteuses actuellement disponibles, en raison du fait que l’énergie solaire est abondante. Les rayons qui émanent du soleil peuvent produire près de 1 000 watts d’énergie pour chaque mètre carré de la surface de la terre. En collectant cette énergie, nous n’aurions plus jamais à compter sur des combustibles fossiles dommageables. Un système solaire PHOTOVOLTAÏQUE utilise la lumière du soleil pour produire de l’électricité que vous pouvez utiliser pour alimenter votre maison ou votre bureau, ce qui peut réduire votre empreinte carbone et votre impact sur l’environnement.
L’énergie solaire est créée en utilisant l’énergie générée par le soleil. Un panneau d’énergie solaire est capable de fonctionner en utilisant l’énergie solaire qui est dérivée du soleil. Chaque panneau d’alimentation solaire contient de nombreuses cellules en silicium ou cellules solaires différentes. Ce sont des blocs de construction de panneaux solaires. L’énergie du soleil est absorbée par ces cellules solaires. L’énergie solaire dérivée du soleil est convertie en électricité à l’aide d’un panneau solaire.
Pour cette raison, il est important de comprendre exactement comment fonctionnent les panneaux solaires et comment ils peuvent être utilisés pour produire de l’électricité pour la maison moyenne.
1. Les panneaux solaires installés sur les toits absorbent la lumière du soleil (photons) du soleil.
2. Le silicium et les conducteurs du panneau convertissent la lumière du soleil en courant continu (CC) qui s’écoule ensuite dans l’onduleur.
3. L’onduleur convertit ensuite l’énergie électrique CC en courant alternatif (courant alternatif) que vous pouvez utiliser chez vous.
4. L’électricité excédentaire qui n’est pas utilisée par vous peut être réinjectée dans le réseau.
5. Lorsque vos panneaux solaires produisent moins d’énergie que ce dont vous avez besoin à la maison, vous pouvez toujours acheter de l’électricité auprès du service public.
Le processus de conversion de l’énergie solaire en électricité
- Les panneaux solaires utilisent un processus spécial de conversion de photons en électrons pour générer un courant en utilisant un type spécial de cellule connu sous le nom de cellule photovoltaïque. Ces cellules se trouvent généralement sur le devant des calculatrices et des petits gadgets. Lorsqu’une banque d’entre eux sont connectés ensemble, ils sont collectivement connus sous le nom de panneau solaire.
- Les cellules photovoltaïques sont constituées de matériaux semi conducteurs tels que le silicium. Le semi-conducteur absorbe la lumière du soleil. Lorsque cela se produit, les photons de la lumière du soleil lâchent certains des électrons du matériau semi-conducteur, ce qui leur permet de circuler dans un courant électrique.
- Dans chaque cellule, il y a un champ électrique qui est utilisé pour rationaliser ce flux d’électrons dans une direction particulière. Lorsque ces électrons rencontrent un contact métallique placé sur la cellule photovoltaïque, il peut être utilisé pour alimenter des appareils.
L’utilisation du silicium
- Le silicium est constitué sous une forme cristalline, chaque atome de silicium contenant quatorze électrons dans une configuration spécialisée de trois coquilles différentes. Deux de ces coquilles sont pleines et contiennent respectivement deux et huit électrons. La troisième coque, qui contient les quatre derniers électrons, n’est qu’à moitié pleine. Afin de remplir la dernière coque, le silicium partagera des électrons avec quatre atomes proches. C’est ce qui lui donne sa structure cristalline.
- Dans sa forme naturelle, le silicium n’est pas un matériau conducteur particulièrement bon du fait qu’il n’a pas d’électrons libres, contrairement à d’autres matériaux conducteurs tels que le cuivre. Afin de libérer le mouvement de ces électrons, le silicium présent dans les panneaux solaires est une forme spéciale et impure de silicium. En mélangeant d’autres atomes avec les atomes de silicium, un nombre inégal d’électrons libres sont créés. Ces électrons ne forment aucune liaison et sont donc libres de se déplacer lorsqu’ils sont touchés par la lumière.
- Le silicium est naturellement très brillant et réfléchissant, donc afin d’empêcher les photons de rebondir loin du matériau, un revêtement antireflet est appliqué sur les cellules. Très souvent, un couvercle en verre sera posé sur le dessus afin de protéger le silicium des éléments extérieurs.
Le Champ électrique
- Lorsque le silicium positif et négatif entrent en contact l’un avec l’autre, les électrons libres d’un côté seront attirés vers l’autre. Lorsque les deux se mélangent, ils créent une forme de barrière appelée champ électrique. Ce champ pousse les électrons du silicium positif vers le négatif, mais ne leur permet pas de circuler dans l’autre sens.
- Lorsque les photons frappent la cellule photovoltaïque, les paires électron-trou sont brisées. Lorsque cela se produit, l’électron est libéré et un espace devient disponible pour être rempli par un autre électron. L’électron se déplacera du côté négatif tandis que le trou se déplacera du côté positif, créant un déséquilibre dans la neutralité électrique de la cellule. En insérant des conducteurs, nous pouvons utiliser ce mouvement d’électrons crée un courant tandis que le champ électrique crée une tension. Le produit de ces deux est le pouvoir.
Perte d’énergie potentielle
L’un des problèmes majeurs auxquels est confrontée l’énergie solaire est le fait qu’elle est souvent moins efficace que d’autres formes de production d’énergie, produisant de faibles quantités d’énergie par rapport à des équivalents tels que la combustion de combustibles fossiles. Les raisons de cette perte d’énergie sont multiples.
- L’une des principales causes de perte d’énergie est le fait que la lumière du soleil vient dans de nombreuses longueurs d’onde différentes. Certaines de ces longueurs d’onde fonctionnent exactement comme prévu, les photons séparant les paires électron-trou. Cependant, certains d’entre eux n’ont pas l’énergie nécessaire pour séparer ces paires et les traversent sans danger. D’autres ont encore trop d’énergie, ce qui signifie qu’une grande partie de l’énergie est perdue du fait qu’il y a plus d’énergie que nécessaire pour libérer un électron, mais pas assez pour frapper plus libre.
- Alors qu’un autre matériau nécessiterait moins d’énergie pour libérer ses électrons, cela signifierait que la tension du matériau serait beaucoup plus faible. Afin d’augmenter l’efficacité, il doit y avoir un équilibre entre la tension et le courant produits par la cellule solaire. Sans cet équilibre, l’efficacité est perdue.
- Le métal est généralement placé au fond des cellules afin de conduire les électrons. Cependant, ces plaques ne collecteront pas toute l’énergie produite, car certaines seront perdues par le haut. Couvrir le sommet signifierait perdre la lumière du soleil, tandis que placer des conducteurs à l’extérieur de la cellule nécessiterait que les électrons voyagent beaucoup plus loin. Pour cette raison, les cellules sont souvent recouvertes d’une fine grille de métal pour aider à réduire la distance que les électrons doivent parcourir.
Les usages de l’énergie solaire
- En apposant des panneaux solaires sur le toit d’une maison, les cellules photovoltaïques peuvent être utilisées pour produire de l’électricité qui peut être utilisée directement par l’alimentation électrique de la maison ou, de plus en plus, stockée dans de grandes batteries qui peuvent être utilisées pour alimenter la maison comme un générateur. Bien sûr, si vous vivez dans une région plus sombre du monde, l’efficacité de ces panneaux solaires sera considérablement réduite.
- L’énergie solaire peut également être vendue aux réseaux électriques lorsqu’un excès d’électricité est produit. Cela signifie que si le soleil brille de mille feux, vous pouvez utiliser des cellules solaires pour alimenter vos appareils et même gagner de l’argent si vous générez un excès d’énergie. De même, si le soleil ne brille pas, vous serez toujours connecté au réseau électrique principal, ce qui vous permettrait d’acheter de l’énergie auprès d’eux si vous ne souhaitez pas compter sur des batteries ou des générateurs.
- Les panneaux solaires sont également courants dans les engins spatiaux pour produire de l’électricité pour les ordinateurs de bord et autres appareils électriques. Cela est dû en grande partie au fait que l’efficacité des panneaux solaires n’est pas diminuée dans l’espace et que le soleil brille toujours, ce qui signifie que l’engin dispose d’une source d’énergie fiable sans avoir besoin de transporter des combustibles lourds ou des batteries avec eux. Ces panneaux se trouvent souvent sur les satellites et les engins de découverte tels que les navettes et les engins artisanaux tels que les rovers de Mars.
Chaque panneau solaire contient de nombreuses cellules en silicium ou cellules solaires différentes. Chaque cellule solaire génère quelques volts d’électricité. Des photons frapperont la surface de ces cellules solaires et généreront ensuite un courant électrique. Le toit est l’endroit habituel où des panneaux solaires sont installés dans les maisons ou les bureaux afin qu’il reçoive la quantité d’exposition requise du soleil. Les panneaux photovoltaïques sur le panneau d’énergie solaire convertissent l’énergie solaire en énergie électrique. L’électricité générée par ces panneaux est principalement du courant continu (courant continu) qui sera converti en courant alternatif (courant alternatif) à l’aide d’un onduleur. Le silicium est l’un des principaux matériaux généralement utilisés pour la fabrication d’un panneau solaire.