Les panneaux solaires sont des dispositifs qui recueillent l’énergie du soleil et la convertissent en électricité. Les semi-conducteurs créent des interactions entre les photons du soleil et les électrons pour capter l’énergie.
Découvrez comment le processus fonctionne et ce qu’il advient de l’électricité produite.
De l’énergie solaire à l’électricité : Pas à pas
L’énergie solaire provient de l’effet photovoltaïque (PV), qui capte l’énergie du soleil. Chaque panneau solaire est organisé en groupes de cellules PV, pour créer de l’électricité selon les étapes suivantes :
- Lorsque la lumière du soleil frappe chaque cellule PV, les photons, ou particules d’énergie solaire, qui constituent la lumière, font tomber les électrons du matériau semi-conducteur des panneaux.
- Ces électrons commencent à se diriger vers les plaques métalliques situées à l’extérieur de la cellule photovoltaïque. Comme l’écoulement de l’eau dans une rivière, les électrons créent un courant d’énergie sous forme de courant électrique continu (CC).
- La plupart de l’électricité utilisée est sous forme de courant alternatif (CA), l’électricité CC doit donc être acheminée vers un onduleur qui transforme le CC en CA.
- Une fois le courant électrique transformé en courant alternatif, il peut être utilisé pour alimenter les appareils électroniques d’une maison ou être stocké dans des batteries.
L’effet photovoltaïque en profondeur
Les courants électriques dans les panneaux solaires sont produits en faisant tomber un électron d’un atome d’un matériau photovoltaïque comme le silicium. Cela demande beaucoup d’énergie car le silicium veut absolument conserver ses électrons.
Contrairement aux métaux qui sont de grands conducteurs d’électricité, les semi-conducteurs en silicium permettent à l’électricité contrôlée de circuler à travers eux.
Le silicium ne peut pas générer beaucoup de courant électrique par lui-même. Les scientifiques ont résolu ce problème en ajoutant au silicium un élément chargé négativement comme le phosphore.
Chaque atome de phosphore possède un électron supplémentaire, de sorte que la lumière du soleil peut facilement faire perdre des électrons.
Ce silicium de type N, chargé négativement, est ensuite pris en sandwich avec une couche de silicium de type P, chargée positivement. La couche de type P est obtenue en ajoutant des atomes de bore chargés positivement au silicium.
Le rôle du bore dans l’effet photovoltaïque
Chaque atome de bore « manque » d’un électron et aimerait en obtenir un de n’importe où. En mettant des feuilles de ces deux matériaux ensemble, les électrons du matériau de type N sautent sur le matériau de type P. Cela crée un champ électrique qui agit comme une barrière empêchant les électrons de passer facilement à travers. Cela crée un champ électrique, qui agit alors comme une barrière empêchant les électrons de le traverser facilement.
Quand les photons frappent la couche de type N, ils font tomber un électron libre. Cet électron libre veut atteindre la couche de type P, mais il n’a pas assez d’énergie pour traverser le champ électrique. Au lieu de cela, il emprunte le chemin de moindre résistance. Il circule dans des fils métalliques qui établissent une connexion entre la couche de type N, l’extérieur de la cellule photovoltaïque et la couche de type P. Ce mouvement d’électrons crée de l’électricité. Ce mouvement des électrons crée de l’électricité.
Où va l’électricité ?
Selon la Commission fédérale du commerce, la plupart des maisons solaires aux États-Unis tirent environ 40 % de leur électricité de leurs panneaux. Cette quantité dépend de facteurs tels que le nombre d’heures d’ensoleillement direct des panneaux et le nombre de panneaux dans le système.
Il existe de multiples façons de stocker l’énergie solaire et d’y accéder, et la plupart impliquent une interaction avec le réseau électrique traditionnel.
- Comptage net: Cela se produit lorsque l’excédent d’électricité est renvoyé au réseau électrique sous forme de crédit sur les factures d’électricité.
- Système hybride: Ces systèmes comprennent des batteries, où est stockée l’électricité qui n’est pas immédiatement utilisée par la maison. Ce qui reste est renvoyé sur le réseau.
- Compteurs bruts: Dans ce système, toute l’électricité qui est produite par les panneaux solaires résidentiels est immédiatement envoyée au réseau électrique. Les résidents retirent ensuite l’électricité du réseau. Selon les coûts d’utilisation, qui peuvent varier en fonction du moment de la journée où l’électricité est nécessaire, ce système peut être moins efficace lorsque les propriétaires sont facturés par la compagnie d’électricité pour l’énergie consommée.
