Nous savons tous que les panneaux solaires photovoltaïques (PV) transforment la lumière du soleil en électricité utilisable, mais peu de gens connaissent la science réelle derrière ce processus. Nous allons entrer dans le détail de la science du solaire. Cela peut sembler compliqué, mais tout se résume à l'effet photovoltaïque, c'est-à-dire la capacité de la matière à émettre des électrons lorsqu'elle est baignée de lumière.
Avant de passer au niveau moléculaire, jetons un coup d'œil au flux de base de la production d'électricité :
La lumière du soleil frappe les panneaux solaires et crée un champ électrique. L'électricité générée s'écoule vers le bord du panneau, puis dans un fil conducteur. Ce fil conducteur achemine l'électricité vers l'onduleur, où elle est transformée de courant continu en courant alternatif, qui est utilisé pour alimenter les bâtiments. Un autre fil transporte l'électricité CA de l'onduleur au panneau électrique de la propriété (également appelé boîtier de disjoncteurs), qui distribue l'électricité dans tout le bâtiment selon les besoins. Toute l'électricité qui n'est pas nécessaire à la production passe par le compteur électrique et rejoint le réseau électrique. Au fur et à mesure que l'électricité passe par le compteur, celui-ci tourne à l'envers, créditant ainsi votre propriété de la production excédentaire. Maintenant que nous avons une idée de base de la production et du flux d'électricité solaire, plongeons plus profondément dans la science qui se cache derrière le panneau solaire photovoltaïque.
Les panneaux solaires photovoltaïques sont composés d'un grand nombre de petites cellules photovoltaïques, ce qui signifie qu'elles peuvent convertir la lumière du soleil en électricité. Ces cellules sont constituées de matériaux semi-conducteurs, le plus souvent du silicium, un matériau qui peut conduire l'électricité tout en maintenant le déséquilibre électrique nécessaire à la création d'un champ électrique.
L**'énergie de la lumière**, sous forme de photons, est absorbée, ce qui libère un certain nombre d'électrons, qui dérivent ensuite librement dans la cellule. La cellule solaire est spécifiquement conçue avec des semi-conducteurs chargés positivement et négativement pris en sandwich pour créer un champ électrique. Ce champ électrique oblige les électrons à la dérive à circuler dans une certaine direction, vers les plaques métalliques conductrices qui recouvrent la cellule. Ce flux est connu sous le nom de courant énergétique, et la force du courant détermine la quantité d'électricité que chaque cellule peut produire. Une fois que les électrons libres ont atteint les plaques métalliques, le courant est ensuite dirigé vers des fils, permettant aux électrons de circuler comme ils le feraient dans toute autre source de production d'électricité .
Lorsque le panneau solaire génère un courant électrique, l'énergie circule dans une série de fils jusqu'à un onduleur . Alors que les panneaux solaires produisent de l'électricité en courant continu (CC), la plupart des consommateurs d'électricité ont besoin de courant alternatif (CA) pour alimenter leurs bâtiments. La fonction de l'onduleur est de transformer l'électricité de courant continu en courant alternatif, afin de la rendre accessible pour une utilisation quotidienne.
Une fois l'électricité transformée en un état utilisable (courant alternatif), elle est envoyée de l'onduleur au panneau électrique (également appelé boîtier de disjoncteurs), puis distribuée dans tout le bâtiment selon les besoins. L'électricité est maintenant disponible pour alimenter les lampes, les appareils et autres dispositifs électriques grâce à l'énergie solaire.
Toute l'électricité qui n'est pas consommée via le boîtier de disjoncteurs est envoyée au réseau électrique par le biais du compteur électrique. Le compteur mesure le flux d'électricité du réseau à votre propriété et vice-versa. Lorsque votre système d'énergie solaire produit plus d'électricité que vous n'en consommez sur place, ce compteur fonctionne à l'envers et vous êtes crédité de l'électricité excédentaire produite grâce au processus de facturation nette. Lorsque vous consommez plus d'électricité que n'en produit votre installation solaire, vous prélevez de l'électricité supplémentaire du réseau par le biais de ce compteur, qui fonctionne alors normalement. À moins que vous ne vous soyez complètement déconnecté du réseau grâce à une solution de stockage, vous devrez tirer de l'énergie du réseau, en particulier la nuit, lorsque votre panneau solaire ne produit pas. Cependant, une grande partie de cette énergie du réseau sera compensée par l'énergie solaire excédentaire que vous produisez tout au long de la journée et pendant les périodes de faible utilisation.
Si les détails de l'énergie solaire sont très scientifiques, il n'est pas nécessaire d'être un scientifique pour comprendre les avantages qu'une installation solaire peut apporter à une entreprise ou à un propriétaire. Un développeur solaire expérimenté peut vous présenter ces avantages et vous aider à déterminer si une solution solaire est adaptée à votre entreprise.
La demande en électricité augmente de jour en jour. Lorsque les gens veulent utiliser un climatiseur, ils s'inquiètent des factures d'électricité élevées. Si nous pensons à ce que sera la situation de l'électricité dans les 10 prochaines années, vous obtiendrez une facture d'électricité qui doublera - triplera le temps actuel. Selon le style des gens, presque chaque maison aura un climatiseur, un cycle électrique, un vélo et un scooter. À l'heure actuelle, la consommation d'électricité des foyers est de 40 % le jour et de 60 % la nuit.
Il existe des prévisions concernant la demande d'électricité, comme par exemple :
Certains pays ce sont concentrés sur la réduction de la dépendance de la production d'électricité à partir de sources traditionnelles, telles que le charbon et le diesel. Ils souhaitent utiliser l'énergie solaire car elle est infinie et non polluante. Un panneau solaire est le principal composant du système d'énergie solaire qui convertit la lumière du soleil en électricité. Aujourd'hui, vous pouvez voir de nombreuses applications solaires dans les maisons, les usines, les écoles, les bâtiments publics, les chemins de fer, les aéroports, etc.
De nombreux experts et chercheurs en énergie solaire travaillent à la création de produits innovants pour les consommateurs. Si nous parlons du dernier produit de panneaux solaires, il s'agit du panneau solaire monocristallin qui est fabriqué à partir de cellules solaires monocristallines PERC. Si nous parlons d'une limitation de ces panneaux solaires, vous obtiendrez que les panneaux solaires monocristallins ne fonctionnent que pendant la journée. Les gens veulent utiliser les panneaux solaires la nuit, mais le panneau solaire actuel ne fonctionne pas la nuit. Donc, vous vous souvenez que la nécessité est la mère de l'invention.
Des cellules solaires nocturnes "thermoradiatives" qui génèrent de petites quantités d'énergie. Pour répondre aux besoins croissants des consommateurs en matière d'énergie, nous devons rechercher des solutions capables de produire de l'électricité 24 heures sur 24.
Une cellule solaire ordinaire produit de l'énergie en absorbant la lumière du soleil, ce qui fait apparaître une tension aux bornes du dispositif et fait circuler le courant. Dans ces nouveaux dispositifs, la lumière est au contraire émise et le courant et la tension vont dans la direction opposée, mais vous générez quand même de l'énergie. Vous devez utiliser des matériaux différents, mais la physique est la même.
Cela peut sembler surréaliste de penser à des panneaux solaires qui pourraient fonctionner la nuit, car le principe de base du fonctionnement d'un panneau solaire est l'absorption de l'énergie du soleil. Il est vrai que vos appareils peuvent encore fonctionner la nuit grâce à l'énergie stockée dans les batteries et générée par les panneaux solaires pendant la journée. Mais avez-vous déjà entendu parler de panneaux solaires fonctionnant la nuit ?
Un panneau solaire antérieur peut générer 25% de la production en milieu de nuit.
Une cellule solaire spécialement conçue est capable de générer jusqu'à 50 watts d'énergie par mètre carré la nuit, soit environ 25 % de la production par rapport au jour (c'est-à-dire 50 watts par mètre carré). Des chercheurs travaillent actuellement au développement de prototypes de cellules solaires nocturnes qui pourraient générer de petites quantités d'énergie. Ces cellules solaires nocturnes fonctionneront comme une cellule solaire normale, mais de manière opposée.
Elles fonctionneront sur le principe de la "thermoradiativité", c'est-à-dire qu'un objet plus chaud que son environnement émettra de la chaleur sous forme de lumière infrarouge. Un objet chaud dans l'espace rayonnera la chaleur dans l'espace qui est plus froid. En utilisant le même principe, une cellule thermoradiative génère du courant électrique lorsqu'elle rayonne de la chaleur ou de la lumière infrarouge dans l'espace froid. Ce principe pourrait être utilisé pour générer de l'énergie par des cellules solaires pendant la nuit, c'est-à-dire que la lumière sera émise, le courant et la tension iront dans la direction opposée, la génération d'énergie.
Ce type de cellule solaire pourrait potentiellement fonctionner 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 et pourrait être la réponse à l'équilibrage du réseau dans le monde entier.
La lumière du soleil est une forme d'énergie constituée de photons invisibles qui ont de l'énergie, mais aucune masse au repos. Lorsque les photons entrent en contact avec d'autres photons, l'énergie se dilate de plusieurs façons selon les types d'atomes qu'ils touchent. La plupart du temps, de la chaleur est générée dans ce cas.
D'autre part, l'électricité est produite lorsque les électrons tournent autour des atomes, ce qui explique pourquoi les cellules photovoltaïques contiennent des matériaux ayant des charges électriques différentes. Vous voyez, lorsque le soleil frappe un cristal de silicium, les électrons qu'il contient commencent à sauter de haut en bas. Et finalement, certains d'entre eux deviennent tellement chargés qu'ils se libèrent et se déplacent plus librement. Les électrons du silicium de type n recherchent ceux du silicium de type p pour remplacer les électrons manquants dans leurs atomes, produisant un courant électrique à partir du mouvement de ces électrons.
Les étonnantes qualités de semi-conducteur du silicium (matériau similaire) permettent de maintenir un déséquilibre constant des électrons. Cela signifie qu'un approvisionnement régulier en électricité solaire est disponible chaque fois que les photons frappent les panneaux solaires. Un courant collecté par des fils et transporté dans tout le système.
Vous êtes maintenant sensibilisé à la production d'électricité à l'aide de panneaux solaires, mais il y a quelques points que vous devez garder à l'esprit pendant la conception et l'installation d'un système solaire à domicile.
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