Le photovoltaïque

Pages: 53 (13086 mots) Publié le: 22 mars 2011
L’ENERGIE SOLAIRE
PRESENTATION:
GPS, lampe de jardin ou encore scooter, au vingt et unième siècle, tout ou presque est capable de fonctionner à l’énergie solaire. A l’époque où le prix du pétrole et du charbon ne cesse d’augmenter, pourquoi ne privilégie-t-on pas une énergie naturelle capable de nous faire faire des économies tout en protégeant l’environnement ? Tout le monde connait le terme« énergie solaire », mais sait-on réellement en quoi consiste cette ressource présente sur terre depuis la nuit des temps ?
DEFINITION :
A l’origine de la plupart des énergies hormis le nucléaire, la marémotrice et la géothermie, l’énergie solaire est le berceau du cycle hydrologique, du vent mais également du phénomène de photosynthèse directement engendré par l’influence des végétaux sur toutle règne animal y compris l’espèce humaine. Depuis des siècles, l’homme a habilement su manier cette énergie naturelle afin de la modifier en diverses forces telles que la chaleur ou encore l’électricité. Certains scientifiques affirment que moins de cinq pour cent de la surface de la planète suffirait à produire la totalité de l’électricité qui nous est nécessaire. Quand on voit le potentielextraordinaire que l’énergie solaire nous offre, on se demande pourquoi de nos jours, il est encore si rare de voir des logements entièrement équipés. A l’heure où de nombreuses centrales électriques jaillissent de terre au quatre coins de la planète, on se rend compte que la France est un peu en retard sur tout ce qui touche aux énergies renouvelables.
TECHNIQUE :
En constante amélioration, lestechniques capables d’exploiter cette inépuisable ressource sont de plus en plus nombreuses et de plus en plus poussées. On distingue à l’heure actuelle trois grandes formes d’énergies solaires : l’énergie solaire passive, la thermique et celle dite photovoltaïque. Chacune d’entres elles a sa propre particularité et son propre mode de fonctionnement.

Le solaire photovoltaïque

On estimequ'aux latitudes de la France soit environ 45° l'énergie potentiellement utilisable du soleil est de par an 1500kwh/m².

Voir la carte d'ensoillement francaise et l'irradiation solaire DNI de la France.

Avec les rendements actuels soit environ 10 à 15% on obtient de 150 à 225kwh/m².an.

Panneaux solaires dits "non intégrés".

Principe de fonctionnement du photovoltaïque

Une cellulephotovoltaïque est composée de matériaux semi-conducteurs. Ceux-ci sont capable de transformer l'énergie fournit par le soleil en charge électrique donc en electricité car la lumière du soleil excite les électrons de ces matériaux. La courbe d'absorption de ces matériaux débute des faibles longueurs d'ondes jusqu'à une longueur d'onde limite qui est 1,1 micromètres pour le silicium.

Le silicium estle principal composant d'une cellule photovoltaïque.

Physique d'une cellule photo-electrique (tiré du site du CEA)

Schéma de fonctionnement d'une cellule photo-électrique.

Le silicium a été choisi pour réaliser les cellules solaires photovoltaïques pour ses propriétés électroniques, caractérisées par la présence de quatre électrons sur sa couche périphérique (colonne IV du tableau deMendeleiev). Dans le silicium solide, chaque atome est lié à quatre voisins, et tous les électrons de la couche périphérique participent aux liaisons. Si un atome de silicium est remplacé par un atome de la colonne V (phosphore par exemple), un des électrons ne participe pas aux liaisons ; il peut donc se déplacer dans le réseau. Il y a conduction par un électron, et le semiconducteur est dit dopéde type n. Si au contraire un atome de silicium est remplacé par un atome de la colonne III (bore par exemple), il manque un électron pour réaliser toutes les liaisons, et un électron peut venir combler ce manque. On dit alors qu'il y a conduction par un trou, et le semiconducteur est dit dopé de type p. Les atomes tels que le bore ou le phosphore sont des dopants du silicium.

Lorsqu'un...
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