Il est possible de transformer de l'énergie solaire en électricité : il suffit d'utiliser un composant électronique nommé "cellule photovoltaïque".
Un composant électronique est un élément destiné à être assemblé avec d'autres afin de réaliser une ou plusieurs fonctions électroniques (circuits électroniques).
Lorsqu'une cellule photovoltaïque est exposé à la lumière, plus précisément aux photons, elle délivre un courrant électrique. C'est ce que l'on appel l'effet photoélectrique.
L'effet photoélectrique (EPE) est la réaction qui a lieu lorsqu'un matériau est soumis à l'effet de la lumière. Le matériau cible émet alors des électrons ; ceux sont ces mêmes électrons qui sont à l'origine du courant électrique.
La composition d'une cellule photovoltaïque est assez complexe :
Un cristal semi-conducteur dopé P est recouvert d'une zone très mince dopée N et d'épaisseur e égale à quelques millièmes de mm. Entre les deux zones se trouve une jonction J.
La zone N est couverte par une grille métallique qui sert de cathode k tandis qu'une plaque métallique a recouvre l'autre face du cristal et joue le rôle d'anode a. L'épaisseur totale du cristal est de l'ordre du mm.
Il existe trois types de cellules photovolaïque :
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Les cellules monocristalines
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Les cellules poly-cristalines
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Les cellules amorphes
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| Fabrication |
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Fonte d'un bloc très pur de silicium (Si), puis refroidissement lent. On ajoute ensuite des traitement (traitaments de surface à l'acide,etc) pour optimiser le rendement.
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Fonte d'un bloc de silicium, puis refroidissenment rapide, ce sui entraîne la formation de cristaux. |
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Issues à partir d'une mince couche de gaz de silicium sur du verre ou plastique souple par un procédé de vaporisation sous vide. |
| Points forts |
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Offrent le meilleur rendement ;
Durée de vie supérieure à 25 ans.
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Durée de vie suppérieure à 25 ans ;
Le coût est moins élevé ;
Le rendement est assez bon, même si il est inférieur à celui des celulles monocristalines ;
Esthétisme des cristaux.
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Pertes minimes du rendement lors d'un faible ensoleillement.
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| Points faibes |
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Les capacités diminuent au cour du temps ;
En cas d'éclairage peu intense, le rendement et faible ;
Leur coût est important, et donc leur prix aussi.
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Faibles rendement ;
Se dégrades sous l'effet de la lumière.
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En moyenne, une cellule photovoltaïque 0.5 et 0.6 Volts, quelque soit l'ensoleillement.
Mais le courrant qui sort de ces cellules est un courrant continu ; c'est pourquoi, dans le cas d'un usage domestique, il faut instaler un ondulateur pour pouvoir transformer le courrant continu en courrant alternatif.
Pour qu'un panneaux solaire est un bon rendement, il faut prendre en compte 2 facteurs :
-l'ensoleillement : L'ensoleillement a une influance sur le rendement. Sur une base d'un panneau de 40 cellules photovolatïques, voici 2 cas avec divers ensoleillement :
0.6 V * 40 = 24 V ; si une cellule délivre 0.6 Volts, alors 40 cellules produisent 24 Volts
Cas 1 : ensoleillement optimal, soit 1 000 W/m² → intensité = 10.
Puissance (W) = tension (U) * intensité (I) = 24 * 10 = 240 Watts
Cas 2 : ensoleillement moins important, 800 W/m² → intensité = 8.
Puissance (W) = tension (U) * intensité (I) = 24 * 8 =192 Watts
- l'angle l'incidence : l'angle d'incidence est l’angle que forment les rayons du soleil et le plan du panneau.
Cet angle modifie le rendement. Par exmple, en France, il y a un angle de 45° direction sud.
Rendement R(%) = sin(l'angle d'incidence en °) * 100
= sin (45°) * 100 = 85%
Ainsi, avec cette incidence, le panneau aura un rendement égal à 85 % de ce qu’il aurait du produire avec une incidence optimale, soit un angle de 90°.
C'est donc pourquoi, pour annuler l'angle d'incidence, il faudra penser à varier l'angle d'inclinaison du panneau.
Si on reprend l'exemple précédent il faudra alors mettre un angle d'inclinaison de 45°, avec le face avec les cellules photovoltaïqes direction sud. Ainsi, l'angle d'incidence sera égal à 90°.
L’installation de 1 m² de panneau solaire de cellules photovoltaïques, avec pose comprise, revient à environ 1 000 €. Cependant, il existe des aides de différents organisme qui peuvent considérablement réduire la facture.
Mais en plus du ou des panneaux, il faut aussi penser à l’installation des autres équipement, comme l’onduleur, et le compteur de revente. Il faut également penser à avoir un moyen de stockage si l’on ne revend pas directement sont électricité.
Il est conseillé de revendre son électricité à EDF qui la rachète à 0.56€ le kWh si les panneaux sont intégrés à la toiture, ce qui représente un avantage pour le client car chez EDF, dans un menu de base, 1 kWh est vendu 0.1174 €.
Egalement, de grandes entreprises comme EDF investissent dans des fermes électriques. Ce sont grand espaces sur lesquels on a installé des centaines de panneaux de cellules photovoltaïques. Ainsi, ces fermes produisent de grandes quantités d’électricité à partir du soleil.
En France, il y en a quelques unes dans des régions ensoleillées comme dans les DOM ou le sud du pays. La plus grande en France aura une surface équivalente à 500 terrains de football.
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