Energie solaire photovoltaïque
Interaction matière-lumière
1) L’effet photovoltaïque
L’effet photovoltaïque utilisé dans les cellules solaires permet de convertir directement l’énergie lumineuse des rayons solaires en électricité par le biais de la production et du transport dans un matériau semiconducteur de charges électriques positives et négatives sous l’effet de la lumière. Il a été découvert par le physicien français Edmond Becquerel et présenté à l'académie des sciences en 1839.
Le dispositif qui met en œuvre ce phénomène comporte deux parties, l’une présentant un excès d’électrons (cathode) et l’autre un déficit en électrons (anode), dites respectivement dopée de type n et dopée de type p et qui constituent une cellule photovoltaïque.
Effet photovoltaïque
2) L’effet Compton
En physique, l’effet Compton (aussi appelée la diffusion Compton) est une diffusion inélastique reposant sur la conservation de l'énergie cinétique globale du système étudié. Ce phénomène est observé lorsqu'un photon incident entre en collision avec un électron libre (ou faiblement lié) d'un atome. Au cours de ce processus, l'électron est éjecté de l'atome, qui est donc ionisé tandis qu'un photon est diffusé. Arthur Compton a, en 1923, observé l'allongement de la longueur d'onde du photon dans cette diffusion, effet auquel on a attribué son nom : l'effet Compton.
Energie solaire photovoltaïque
L'énergie solaire photovoltaïque est une énergie électrique produite à partir du rayonnement solaire grâce à des panneaux ou des centrales solaires photovoltaïques. Elle est dite renouvelable, car sa source (le Soleil) est considérée comme inépuisable à l'échelle du temps humain.
La cellule photovoltaïque est le composant électronique de base du système. Elle utilise l'effet photoélectrique pour convertir en électricité les ondes électromagnétiques (rayonnements) émises par le Soleil.
Plusieurs cellules reliées entre elles forment un module solaire photovoltaïque et ces modules regroupés entre eux forment une installation solaire. L'électricité est soit consommée ou stockée sur place, soit transportée par le réseau de distribution et de transport électrique.
Modules photovoltaïques
L'élément de base est la cellule photovoltaïque et le produit commercial s'appelle un module photovoltaïque. Il existe plusieurs techniques de modules solaires photovoltaïques :
- Les modules solaires monocristallins possèdent le meilleur rendement au mètre carré et sont essentiellement utilisés lorsque les espaces sont restreints.
- Les modules solaires polycristallins ont actuellement le meilleur rapport qualité/prix, c'est pourquoi ce sont les plus utilisés. Ils ont un bon rendement et une bonne durée de vie (plus de 35 ans) ;
- Les modules solaires amorphes ont aussi des atouts car ils peuvent être souples et ont une meilleure production par faible lumière. Cependant, le silicium amorphe possède un rendement divisé par deux par rapport à celui du cristallin, cette solution nécessite donc une plus grande surface pour la même puissance installée.
Le rendement des panneaux solaires photovoltaïques
Le taux de rendement photovoltaïque indique le rapport entre la production produite et la puissance du rayonnement captée par les panneaux solaires. Ce taux de rendement est exprimé en pourcentage. Le rendement des panneaux solaires photovoltaïques varie en fonction de plusieurs facteurs entre 6 et 20%. Il dépend du lieu d’ installation, de l'inclinaison des panneaux, de leurs orientations et de leur température.
Unités de mesure
Quelle est la différence entre Watt / Watt-crête / Watt heure ?
Watt, c’est l’unité de mesure internationale de la puissance énergétique. Elle correspond au débit de production ou de consommation de l’énergie.
1 Kilowatt = 1000 Watts (W)
Watt heure, c’est la quantité d’électricité produite sur une période d’une heure. Le Wh est l’unité de référence qui correspond à la consommation d'un appareil électrique de mille Watts pendant une heure.
Watt crête, c’est l’unité de mesure d’un module solaire. On l’écrit : Watt-crête (Wc) ou kilowatt crête (kWc)