Le solaire photovoltaïque et l'électricité expliqués

Les cellules photovoltaïques transforment la lumière du soleil en électricité

Une cellule photovoltaïque (PV), communément appelée cellule solaire, est un dispositif non mécanique qui convertit directement la lumière du soleil en électricité. Certaines cellules photovoltaïques peuvent convertir la lumière artificielle en électricité.

Les photons transportent l'énergie solaire

La lumière du soleil est composée de photons ou de particules d'énergie solaire. Ces photons contiennent des quantités variables d'énergie qui correspondent aux différentes longueurs d'onde de la

UN

Le flux d'électricité

Le mouvement des électrons, chacun portant une charge négative, vers la surface avant de la cellule crée un déséquilibre de charge électrique entre les surfaces avant et arrière de la cellule. Ce déséquilibre, à son tour, crée un potentiel de tension comme les bornes négative et positive d'une batterie. Les conducteurs électriques sur la cellule absorbent les électrons. Lorsque les conducteurs sont connectés dans un circuit électrique à une charge externe, telle qu'une batterie, l'électricité circule dans le circuit.

L'efficacité des systèmes photovoltaïques varie selon le type de technologie photovoltaïque

L'efficacité avec laquelle les cellules PV convertissent la lumière du soleil en électricité varie selon le type de matériau semi-conducteur et la technologie des cellules PV. L'efficacité des modules PV disponibles dans le commerce était en moyenne inférieure à 10 % au milieu des années 1980, est passée à environ 15 % en 2015 et approche maintenant les 20 % pour les modules de pointe. Les cellules photovoltaïques expérimentales et les cellules photovoltaïques destinées aux marchés de niche, tels que les satellites spatiaux, ont atteint une efficacité de près de 50 %.

Comment fonctionnent les systèmes photovoltaïques

La cellule PV est la pierre angulaire d'un système PV. Les cellules individuelles peuvent varier en taille d'environ 0,5 pouces à environ 4 pouces de diamètre. Cependant, une cellule ne produit que 1 ou 2 watts, ce qui est suffisant pour de petites utilisations, comme pour alimenter des calculatrices ou des montres-bracelets.

Les cellules PV sont connectées électriquement dans un module ou un panneau PV emballé et étanche aux intempéries. Les modules photovoltaïques varient en taille et en quantité d'électricité qu'ils peuvent produire. La capacité de production d'électricité du module PV augmente avec le nombre de cellules dans le module ou avec la surface du module. Les modules PV peuvent être connectés en groupes pour former un générateur PV. Un générateur photovoltaïque peut être composé de deux ou de centaines de modules photovoltaïques. Le nombre de modules PV connectés dans un générateur photovoltaïque détermine la quantité totale d'électricité que le générateur peut générer.

Les cellules photovoltaïques génèrent de l'électricité en courant continu (CC). Cette électricité CC peut être utilisée pour charger des batteries qui, à leur tour, alimentent des appareils qui utilisent de l'électricité en courant continu. La quasi-totalité de l'électricité est fournie sous forme de courant alternatif (CA) dans les systèmes de transport et de distribution d'électricité. Appareils appelés

Les cellules et modules photovoltaïques produiront la plus grande quantité d'électricité lorsqu'ils seront directement face au soleil. Les modules et les panneaux photovoltaïques peuvent utiliser des systèmes de suivi qui déplacent les modules pour faire constamment face au soleil, mais ces systèmes sont coûteux. La plupart des systèmes PV ont des modules dans une position fixe avec les modules orientés directement vers le sud (dans l'hémisphère nord - directement vers le nord dans l'hémisphère sud) et à un angle qui optimise les performances physiques et économiques du système.

Les cellules photovoltaïques solaires sont regroupées en panneaux (modules), et les panneaux peuvent être regroupés en réseaux de différentes tailles pour produire de petites à grandes quantités d'électricité, par exemple pour alimenter des pompes à eau pour l'eau du bétail, pour fournir de l'électricité aux maisons ou pour les services publics. production d'électricité à grande échelle.

Source : Laboratoire national des énergies renouvelables (copyright)

Applications des systèmes photovoltaïques

Les plus petits systèmes photovoltaïques alimentent les calculatrices et les montres-bracelets. Des systèmes plus grands peuvent fournir de l'électricité pour pomper de l'eau, alimenter des équipements de communication, fournir de l'électricité à une seule maison ou entreprise, ou former de grands réseaux qui fournissent de l'électricité à des milliers de consommateurs d'électricité.

Certains avantages des systèmes PV sont

â¢Les systèmes PV peuvent fournir de l'électricité à des endroits où les systèmes de distribution d'électricité (lignes électriques) n'existent pas, et ils peuvent aussi fournir de l'électricité à un
â¢Les panneaux PV peuvent être installés rapidement et peuvent être de n'importe quelle taille.
â¢Les effets environnementaux des systèmes PV situés sur les bâtiments sont minimes.

Source : Laboratoire national des énergies renouvelables (copyright)

Source : Laboratoire national des énergies renouvelables (copyright)

Histoire du photovoltaïque

La première cellule PV pratique a été développée en 1954 par des chercheurs de Bell Telephone. À partir de la fin des années 1950, les cellules photovoltaïques ont été utilisées pour alimenter les satellites spatiaux américains. À la fin des années 1970, les panneaux photovoltaïques fournissaient de l'électricité dans des régions éloignées ou

L'Energy Information Administration (EIA) des États-Unis estime que l'électricité produite dans les centrales électriques photovoltaïques à l'échelle des services publics est passée de 76 millions de kilowattheures (kWh) en 2008 à 69 milliards (kWh) en 2019. Les centrales électriques à l'échelle des services publics ont au moins 1 000 kilowatts (ou un mégawatt) de capacité de production d'électricité. L'EIA estime que 33 milliards de kWh ont été générés par des systèmes photovoltaïques à petite échelle connectés au réseau en 2019, contre 11 milliards de kWh en 2014. Les systèmes photovoltaïques à petite échelle sont des systèmes qui ont moins d'un mégawatt de capacité de production d'électricité. La plupart sont situés sur des bâtiments et sont parfois appelés