Les panneaux solaires

C’est un assemblage de plusieurs cellules solaires(environ une quarantaine)montées en série. Une cellule solaire est faite avec deux plaques de silicium, dans chaque plaque on ajoute des petites quantités de conducteurs comme le bore dans la plaque positive et le phosphore dans la plaque négative. La lumière va venir perturber l’équilibre de ces éléments entre les plaques et provoquer une circulation d’électrons, donc du jus.

1)La lumière

Appelée aussi onde électromagnétique(dans star trek, c’est pas sorcier ou question pour un champion), c’est la seule onde capable de se mouvoir dans le vide(contrairement au son, par exemple. Quand dans star wars un vaisseau pète dans un gros badaboum bin c’est du chiqué en fait). Sa vitesse dans le vide atteint presque 300000 km/h, et rien ne peut dépasser cette vitesse. Plus la lumière rencontre un milieu dense, plus elle est ralentie et déviée(contrairement à la vitesse du son toujours qui augmente avec la densité du milieu traversé). On peut considérer la lumière à la fois comme une onde et un ensemble de particules, les photons. Un photon a une masse nulle et une charge nulle, c’est pourquoi il peut se déplacer à la vitesse la plus élevée. L’énergie d’un photon de lumière augmente avec la fréquence de la lumière. Par exemple le photon d’un rayon gamma transporte des milliards de fois plus d’énergie qu’un photon  radio. Gamma, radio, pédalo….qu’est ce que ça veut dire ?

Simplement que la lumière(visible) n’est qu’une partie des ondes électromagnétiques. Leur spectre recouvre pas mal de types d’ondes, allant de grandes longueurs d’ondes(plusieurs km)à de petites longueurs d’ondes(inférieures à la taille d’un atome). Les ondes électromagnétiques comprennent: les ondes radio, les micro-ondes, l’infrarouge, la lumière visible, les ultraviolets, les rayons X et enfin les rayons gamma avec les plus courtes longueurs d’ondes, donc les plus hautes fréquences. En fait la lumière peut être vue comme un déplacement d’énergie par petits paquets de photons.

La double personnalité de la lumière onde/corpuscule a été découverte par l’effet photoélectrique, la lumière qui percute du métal incite ce dernier à envoyer des électrons. Mais on a remarqué qu’une faible lumière bleue pouvait faire bouger ces électrons, mais pas une forte lumière rouge. Pourquoi ? parce qu’un photon « lumière bleue » aura une fréquence plus élevée que « photon rouge », du coup il sera capable de déloger l’électron contrairement au rouge. Quand l’électron d’un atome touche un niveau d’énergie suffisant il passe sur une orbite supérieure sinon rien, que dalle il reste tranquille. Et quand il touche ce niveau d’énergie et qu’il n’y a pas d’orbite supérieure à celle où il était vautré devant la télé, et bien il bouge ses fesses…et qui dit transfert d’électrons dit courant!

Pour résumer, moins la lumière sera filtrée par l’atmosphère, plus elle va conserver son énergie, ses hautes fréquences susceptibles d’activer la circulation d’électrons dans la cellule solaire, donc induire du courant! c’est pourquoi un panneau solaire sera toujours plus efficace avec un ciel bien dégagé et un soleil bien haut sur l’horizon.

2)Le panneau

Petit schéma d’une cellule photovoltaique:

cellule photoélectrique

La face négative(N) est dopée avec des atomes ayant plus d’électrons que le silicium(ici, le phosphore), et la face positive est dopée avec des atomes ayant moins d’électrons que le silicium(la face positive P, ici le bore). Quand les photons vont venir percuter la face N, si ils transportent assez d’énergie ils vont provoquer le transfert des électrons vers la face P, créant du jus. La puissance rayonnée par le soleil au niveau de la terre est en moyenne de 1 kw/m2, mais le rendement des cellules ne dépasse généralement pas les 20% donc pour un panneau de 1 m2 pas plus de 200 watts environ.

3)Différents panneaux

Il existe globalement trois types de panneaux solaires:

.Le monocristallin, il a le meilleur rendement. Il est bleu uniforme mais il coûte cher par contre.

.Le polycristallin, avec un rendement un peu moins bon, moins cher aussi. Il et bleu marbré.

.L’amorphe, faible rendement mais constant quel que soit le degré d’éclaircissement. Bon marché, couleur uniforme marron/gris.

cellule cristallin

 Remarque: le panneau doit être le plus possible face au soleil, l’inclinaison doit tenir compte de la latitude du lieu, donc le panneau doit être mis sur un support orientable.

Remarque: le rendement du panneau devient nul si 50% de sa surface est masquée.

Remarque: ne jamais nettoyer les panneaux avec des produits chimiques. Les nettoyer à l’eau régulièrement pour conserver un bon rendement.

Remarque: même avec de l’entretien le rendement du panneau diminue avec le temps.

4)Branchements

En général à l’arrière des panneaux il y a un boîtier contenant des diodes anti retour, elle permettent d’éviter aux batteries de se décharger dans les panneaux ce qui les abimerait. Si il n’y a pas de diodes anti retour il faut en installer. Si on installe plusieurs panneaux avec un répartiteur de charge on peut se passer de ces diodes. Pour ne pas surcharger les batteries il faut installer également un limitateur ou un régulateur de charge, comme pour les éoliennes.

Deux panneaux montés en série double leur tension produite, montés en parallèle cela double leur puissance(ampérage)produite. Il faut séparer les panneaux entre eux par des diodes anti retour. Il faut évidemment adapter le diamètre des câbles de branchement selon la puissance du courant et la distance entre les panneaux et la batterie. Ouàlaouala en gros quoi.

 

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