L'énergie solaire photovoltaïque :

·  Les cellules solaires photovoltaïques :

Les cellules solaires photovoltaïques sont des semi-conducteurs capables de convertir directement la lumière en électricité.

·  Historique :

La conversion de la lumière en électricité, appelée effet photovoltaïque, a été découverte par Antoine Becquerel en 1839, mais il faudra attendre près d'un siècle pour que les scientifiques approfondissent et exploitent ce phénomène de la physique.

L'utilisation des cellules solaires débute dans les années quarante dans le domaine spatial. Les recherches d'après guerre ont permis d'améliorer leurs performances et leur taille mais il faudra attendre la crise énergétique des années septante pour que les gouvernements et les industriels investissent dans la technologie photovoltaïque et ses applications terrestres.

·  Principes de fonctionnement :

Video sur la fabrication d'un panneau solaire photovoltaîque : 

La cellule photovotaïque

La cellule photovoltaïque est composée d'un matériau semi-conducteur qui absorbe l'énergie lumineuse et la transforme directement en courant électrique. Le principe de fonctionnement de cette cellule fait appel aux propriétés du rayonnement et celles des semi-conducteurs.

Le semi-conducteur

Un semi-conducteur est un matériau dont la concentration en charges libres est très faible par rapport aux métaux. Pour qu'un électron lié à son atome (bande de valence) devienne libre dans un semi-conducteur et participe à la conduction du courant, il faut lui fournir une énergie minimum pour qu'il puisse atteindre les niveaux énergétiques supérieurs (bande de conduction).

·  Systèmes photovoltaïques :

Video sur le trajet de l'electricité : 

La cellule individuelle, unité de base d'un système photovoltaïque, ne produit qu'une très faible puissance électrique, typiquement de 1 à 3 W avec une tension de moins d'un volt. Pour produire plus de puissance, les cellules sont assemblées pour former un module (ou panneau). Les connections en série de plusieurs cellules augmentent la tension pour un même courant, tandis que la mise en parallèle accroît le courant en conservant la tension.

·  Avantages et inconvénients :

Avantages :

  La technologie photovoltaïque présente un grand nombre d'avantages.

• D'abord, une haute fiabilité - elle ne comporte pas de pièces mobiles - qui la rend particulièrement appropriée aux régions isolées. C'est la raison de son utilisation sur les engins spatiaux.
• Ensuite, le caractère modulaire des panneaux photovoltaïques permet un montage simple et adaptable à des besoins énergétiques divers. Les systèmes peuvent être dimensionnés pour des applications de puissances allant du milliWatt au MégaWatt.
• Leurs coûts de fonctionnement sont très faibles vu les entretiens réduits et ils ne nécessitent ni combustible, ni transport, ni personnel hautement spécialisé.
• Enfin, la technologie photovoltaïque présente des qualités sur le plan écologique car le produit fini est non polluant, silencieux et n'entraîne aucune perturbation du milieu, si ce n'est par l'occupation de l'espace pour les installations de grandes dimensions.

Inconvénients:

  Le système photovoltaïque présente toutefois des inconvénients.

• La fabrication du module photovoltaïque relève de la haute technologique et requiert des investissements d'un coût élevé.
• Le rendement réel de conversion d'un module est faible (la limite théorique pour une cellule au silicium cristallin est de 28%).
• Les générateurs photovoltaïques ne sont compétitifs par rapport aux générateurs Diesel que pour des faibles demandes d'énergie en région isolée.
• Enfin, lorsque le stockage de l'énergie électrique sous forme chimique (batterie) est nécessaire, le coût du générateur photovoltaïque est accru. La fiabilité et les performances du système restent cependant équivalentes pour autant que la batterie et les composants de régulations associés soient judicieusement choisis.

  Secteurs d'applications :

• domaine spatial  C'est de loin le secteur le plus ancien puisque les premières utilisations de cellules solaires pour des engins spatiaux (satellites, navettes,...) remontent aux années soixante.
• habitation isolée
• industrie isolée
• centrale de puissance
• résidence urbaine
• biens de consommation

• Réalisations :

•  
  • Pour se déplacer

•  
  •  
    • les avions solaires
    • les voitures solaires
    • le catamaran solaire Global Green Cat de Karen Howarth

Le "kayak" solaire du Japonais Kenichi Horie, âgé de 56 ans, est recouvert de cellules photovoltaïques pouvant générer 1,5 kW. Une batterie nickel-hydrogène alimente le moteur du bateau et une autre le frigo, une radio, l'éclairage et un enregistreur video.
La coque en alu est faite, partiellement, de 27 000 canettes de bière recyclées (le mécène du voyage est un marchand de bière!). Parti du port de Salinas (Ecuador) le 20 mars 1996, il rejoignit le port de Tokyo au début août de la même année.

•  
  • Pour communiquer

•  
  •  
    • studio solaire de Greenpeace
    • bornes téléphoniques autonomes, le long de l'autoroute Bruxelles-Paris (après la frontière française)
    • User Information Post