L'Energie Solaire
L’histoire du panneau solaire est en fait l’histoire d’une réaction qui se déroule à l’échelle atomique. Cette réaction est appelée l’effet photovoltaïque.
L’effet photovoltaïque a été découvert pour la première fois en 1839 par Edmund Bequerel, un physicien français. Edmund a constaté que certains matériaux pouvaient produire de petites quantités d’électricité quand ils étaient exposés à la lumière. Albert Einstein se pencha sur ce travail. En 1905, Albert Einstein publie un papier sur le potentiel de production d’électricité à partir de la lumière du soleil. Ce document explore l’effet photovoltaïque, technologie sur laquelle est fondée le panneau solaire.
Le fonctionnement du panneau solaire
Il convient, tout d’abord, de différencier les termes « solaire » et « Photovoltaïque ». L’énergie solaire est, en réalité, produite par deux types de panneaux : d’une part, les panneaux solaires thermiques qui convertissent le rayonnement solaire en chaleur, puis les panneaux solaires photovoltaïques qui, eux, convertissent la lumière du soleil en électricité
Des technologies variées
Le panneau solaire thermique:
Les panneaux solaires thermiques transforment la lumière en chaleur. Les rayons du soleil passent par une plaque de verre transparente à la lumière. Un absorbeur noir (plaque de fer noir couverte de chrome) absorbe une grande quantité de ces rayons lumineux. Ensuite l'absorbeur va transformer ces rayons en chaleur grâce au transfert thermique par rayonnement.
Lorsque l’absorbeur va s’échauffer il émettra des rayons infrarouges, qui seront bloqués entre la plaque de verre et la plaque de fer. L’air coincé entre les deux plaque s’échauffera lui aussi ce qui améliorera le rendement.
Grâce au phénomène de conduction, l’énergie thermique emmagasinée est transmise à un circuit d’eau (liquide caloporteur). Qui est ensuite envoyée grâce a une pompe vers un ballon d’eau chaude.
Le panneau solaire photovoltaïque:
Les panneaux solaires photovoltaïques transforment la lumière en électricité comparativement au panneau solaire thermique. Ces panneaux sont un assemblage de cellules photovoltaïques, chacune délivrant une faible tension (0,5V environ), elles sont donc assemblées pour créer un module photovoltaïque de tension normalisée (12V , 24V ect).
La cellule photovoltaïque est fabriquée à partir de deux couches de Silicium: - une couche dopée avec du Bore qui possède moins d'électrons que le Silicium, cette zone est donc dopée positivement (zone P). - une couche dopée avec du Phosphore qui possède plus d'électrons que le Silicium, cette zone est donc dopée négativement (zone N). Lorsqu'un photon de la lumière arrive, son énergie crée une rupture entre un atome de silicium et un électron, modifiant les charges électriques.
C'est ce qu'on appelle l'effet photovoltaïque. Les atomes, chargés positivement, vont alors dans la zone P et les électrons, chargés négativement, dans la zone N. Une différence de potentiel soit une tension électrique, est ainsi créée.
Le capteur solaire hybride:
Le capteur solaire hybride est un capteur à la fois photovoltaïque et thermique. Il produit en même temps de l'électricité grâce à l'énergie solaire et de la chaleur grâce à l'énergie thermique. Ce dispositif peut donc fournir simultanément un appoint en chauffage, de l'eau chaude sanitaire et de l'électricité. Ce système permet d'améliorer jusqu'à 20 % l'efficacité d'un panneau solaire photovoltaïque traditionnel.
Les différentes technologies:
Différentes technologies entrent aujourd’hui dans la composition des installation photovoltaïques:Le silicium cristallin
Le silicium amorphe
Le cuivre/indium/sélénium
Le cuivre/indium/gallium/sélénium
Les panneaux solaires à base de silicium cristallin sont les plus anciens. Ils se décomposent eux-mêmes en deux variantes : le monocristallin et le polycristallin. Ces deux variantes sont aujourd’hui très proches aussi bien en termes de rendement qu’en termes de coût. Le rendement d'un panneau photovoltaïque correspond à la quantité d'énergie solaire transformée par le panneau en électricité consommable, par rapport à l'énergie captée. Le rendement moyen d’un panneau cristallin du marché est de 14,5%.
Le rendement moyen des panneaux solaires à base de silicium amorphe est de 6 à 8 %.
Aujourd'hui, des technologies émergent à base de cuivre / indium / sélénium et de cuivre / indium / gallium / sélénium. Elles offrent de grandes perspectives en termes de coût et de rendement.
