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Comment fonctionnent les panneaux solaires?
Date: 2017-03-05 Visites: 128

Les panneaux solaires fonctionnent en permettant aux photons (particules de lumière) de la lumière du soleil de frapper les électrons sans atomes. Le silicium seul ne peut pas transporter de courant électrique, c'est pourquoi le silicium présent dans les particules solaires est impur et combiné au phosphore. Lorsqu'ils sont combinés avec du phosphore, les électrons peuvent être délocalisés librement pour supporter la charge électrique. Ce processus d'addition d'impuretés est appelé dopage.

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Le résultat est ce que l'on appelle le silicium de type N et ce que l'on trouve à la surface des panneaux solaires. Au-dessous de cette couche de silicium de type N se trouve son miroir opposé: le silicium de type P. Le type P utilise des impuretés provenant d'éléments comme le gallium ou le bore, ce qui signifie que le matériau a de la place pour d'autres électrons. Cela crée un champ magnétique électrique où la couche supérieure de silicium de type N est négative et le silicium de type P est positif. Les électrons sont libérés des atomes dans la couche de type N et se déplacent vers la couche de type p pour remplir les espaces électroniques vides. Le flux d'électrons crée de l'électricité.

De quoi est composé un panneau solaire?


Les panneaux solaires sont fabriqués à partir de couches de silicium. Le silicium forme une structure cristalline dure et fragile et constitue le deuxième élément le plus abondant sur Terre. Ce matériau semi-conducteur peut être développé et les scientifiques développent le silicium dans un tube sous forme de cristal unique et uniforme. Ils déroulent ensuite le tube et découpent la feuille en "wafers" les rendant aussi minces que possible. La plupart des panneaux solaires ont un rendement compris entre 10 et 20%. Il y a une décennie, les panneaux solaires avaient un rendement d'environ 13%. En 2019, il est passé à 20%. La limite supérieure du silicium est 29% en raison de la nature du silicium.

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Pour que les futures cellules solaires remplacent les cellules solaires actuelles, elles doivent pouvoir capter plus de lumière, transformer plus efficacement la lumière en énergie et coûter moins cher à construire que les conceptions actuelles.

La première option pour améliorer les cellules solaires serait d'ajouter du matériel informatique qui leur permettrait de capter plus de lumière, ce qui signifie que nous n'avons pas besoin d'abandonner la conception actuelle des cellules solaires. Des cellules électroniques peuvent être installées dans les cellules solaires, ce qui leur permet de suivre le soleil lorsqu'il se déplace dans le ciel diurne. Si les cellules solaires sont toujours orientées vers le soleil, cela permettra à plus de lumière de les atteindre, ce qui permettra de produire plus d'énergie. Concevoir actuellement des composants électroniques capables de remplir cette fonction est un défi permanent, mais l'innovation se poursuit sur ce front. Alternativement, au lieu de faire bouger les cellules solaires, nous pouvons installer des miroirs pour concentrer la lumière sur une cellule solaire plus petite, donc moins chère.

Un autre moyen d'améliorer les performances des cellules solaires consiste à cibler leur efficacité. Les cellules solaires avec plus d'une couche de matériau captant la lumière peuvent capter plus de lumière. Récemment, des cellules solaires testées en laboratoire sur quatre couches peuvent capter la lumière avec une efficacité en% 46. Ces cellules sont encore pour la plupart trop chères et difficiles à produire pour un usage commercial, mais les recherches en cours pourraient faire de ces cellules ultra-efficaces la nouvelle norme un jour.

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Dans l'immédiat, les coûts des cellules solaires au silicium continueront probablement de baisser, ce qui les rendra plus accessibles à un plus grand nombre de personnes, en particulier dans les pays en développement. Aux États-Unis, les réductions de coûts devraient augmenter l'énergie solaire produite par 500% par 2050. Théoriquement, pour alimenter le monde entier tel que nous le connaissons maintenant, nous avons besoin de mètres carrés de cellules solaires 4,000,000. Pour mettre cela en perspective, le désert du Sahara a une superficie de 3,600,000.

L'énergie solaire a beaucoup de potentiel, la plupart des pays qui manquent encore d'électricité sont des pays chauds et ensoleillés. Pour ces pays, l'adaptation de l'énergie solaire serait beaucoup plus efficace, plus sûre et plus propre que le kérosène par exemple. Cependant, il est peu probable que des pays d'Europe fassent uniquement appel à l'énergie solaire, en raison d'un manque d'ensoleillement constant pendant la journée.

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Dans quelques années, nous verrons probablement apparaître des alternatives au silicium sur nos toits et nos fermes solaires, contribuant ainsi à fournir des sources d'énergie propres et renouvelables. Nous assisterons également à une augmentation de la fabrication en vrac de cellules solaires et à de nouvelles technologies qui rendront les cellules moins chères et plus efficaces.

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