Écologie
 

Comment fonctionnent les panneaux photovoltaiques ?

Le photovoltaïque est l’une des principales sources de production d’électricité à partir d’énergies renouvelables. La technologie des panneaux solaires garantit l’absence d’émissions polluantes, ce qui justifie leur utilisation de plus en plus répandue. Mais comment fonctionnent-ils ? Comment l’électricité est-elle créée ? C’est ce que nous allons voir ensemble dans cet article !

Fonctionnement des panneaux solaires

Un système solaire photovoltaïque implique l’utilisation de panneaux, c’est-à-dire de surfaces sur lesquelles sont montées plusieurs cellules photovoltaïques. Chacune d’entre elles transforme l’énergie transportée par les photons (conducteurs de lumière et de chaleur) en électricité. Cela se produit grâce à la stimulation des électrons dans le matériau semi-conducteur à l’intérieur de chaque cellule solaire (généralement du silicium cristallin), qui sont excités par les photons et commencent à circuler dans le circuit, produisant un courant électrique.

On comprend d’ailleurs mieux cela grâce au schema de fonctionnement du panneau photovoltaïque. Les étapes de fonctionnement d’un panneau photovoltaïque sont les suivantes :

  • Exposition du panneau à la lumière du soleil, les photons frappant la surface de la cellule photovoltaïque.
  • De là, l’énergie transportée par le photon est transférée aux électrons sur la cellule de silicium.
  • L’énergie transférée aux électrons les fait s’agiter, ce qui entraîne la formation d’un courant dans le circuit. Une énergie électrique à courant continu est ainsi produite.
  • Une fois cette énergie produite, un instrument connecté à la cellule photovoltaïque (l’onduleur photovoltaïque) transformera le courant en courant alternatif, afin qu’il puisse être acheminé dans les câbles de connexion et, enfin, dans le réseau de distribution.

Quels sont les composants des panneaux solaires ?

Si l’on passe à un examen plus détaillé des cellules photovoltaïques, il faut souligner que le composant de loin le plus important et celui qui conditionne leur fonctionnement même est le silicium dit de qualité solaire. Comme nous l’avons vu, c’est le matériau à partir duquel sont fabriquées les cellules photovoltaïques. La variante spécifique de cet élément n’existe pas dans la nature, car sa forme pure est sujette à des réactions avec l’oxygène.

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Il est donc nécessaire de purifier le silicium extrait, d’abord par fusion avec de la poudre de charbon, puis par des procédés chimiques, jusqu’à atteindre un degré de pureté de 99,9 % : dans ces conditions, le matériau prend le nom de silicium de qualité solaire.

Cet élément possède des caractéristiques semi-conductrices, dans le sens où la conductivité électrique dépend de la température. Ainsi, l’apport de chaleur peut donner aux électrons l’énergie nécessaire pour passer du niveau d’énergie de la bande de valence à celui de la bande de conduction et ainsi leur permettre de se déplacer à l’intérieur du matériau. Lorsque les panneaux sont frappés par la lumière du soleil, des différences de charge sont créées dans les couches de la cellule qui déclenchent la production d’un champ électrique.

L’autre élément indispensable des panneaux photovoltaïques est l’onduleur. Celui-ci est indispensable pour convertir le courant continu produit à l’intérieur des cellules en courant alternatif. L’une des principales caractéristiques des onduleurs est la possibilité d’attribuer des moyens de stockage de base, tels que des batteries au lithium, qui permettent de mettre de côté l’énergie nécessaire au panneau solaire lui-même.

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