Quiconque s’intéresse aux sources alternatives d’énergie verte s’est très probablement posé la question suivante : Comment fonctionnent les panneaux solaires ?
De nos jours, les panneaux solaires apparaissent dans de plus en plus d’endroits. Des petites lampes d’aménagement paysager aux calculatrices, des cabines téléphoniques aux grands champs solaires dans le désert et même aux satellites, on vous a déjà évoqué les avantages (et les inconvénients) de l’énergie solaire.
Il est difficile de passer une journée entière sans voir l’énergie solaire en action. Mais comment ces panneaux transforment-ils exactement la lumière du soleil en énergie ? Cet article vous expliquera les bases du fonctionnement des panneaux solaires et vous renverra ensuite à des ressources plus techniques si vous souhaitez en savoir plus.
Alors, comment fonctionnent les panneaux solaires ?
La science compliquée qui explique comment les panneaux solaires convertissent la lumière du soleil en électricité dépasse le cadre de cet article, mais il est possible de comprendre l’idée générale de la production d’énergie solaire sans pour autant être trop technique.
Les photons en électrons
Les panneaux solaires que vous voyez sur un éclairage paysager ou une calculatrice sont constitués de cellules photovoltaïques. Le but de ces cellules est de convertir la lumière du soleil en électricité.
Les cellules photovoltaïques sont généralement composées de silicium qui agit comme un semi-conducteur. Lorsque la lumière du soleil frappe le silicium, l’énergie de la lumière est absorbée. Le silicium est un excellent choix en raison de ses propriétés au niveau atomique. À l’état naturel, le silicium dispose de l’espace nécessaire pour huit électrons dans sa bande extérieure, mais n’en transporte que quatre.
Par conséquent, lorsque deux atomes de silicium se rencontrent, chaque atome partage ses quatre électrons avec l’autre et une connexion stable et solide est créée. Il n’y a cependant pas de charge positive ou négative ici, puisque chaque atome reçoit exactement ce dont il a besoin.
Pour que le silicium fonctionne comme un matériau produisant de l’énergie, il doit être combiné à un autre élément qui a une charge positive ou négative.
Un élément comme le phosphore a cinq électrons, donc lorsqu’il est combiné avec le silicium, la liaison aura huit électrons partagés avec un électron libre qui n’est pas nécessaire au silicium mais qui est quand même lié au phosphore. Cela crée une combinaison chargée négativement.
Cependant, pour qu’un courant d’énergie circule, il faut qu’il y ait une charge positive. Pour ce faire, les atomes de silicium sont également combinés à un élément comme le bore qui ne possède que trois électrons.
Le bore est maintenant complètement lié, mais il reste un espace dans l’atome de silicium pour un autre électron. Dans les panneaux solaires, cette plaque chargée positivement est assemblée comme un sandwich avec la plaque chargée négativement, et des fils conducteurs sont placés entre eux.
C’est là que les photons du soleil entrent en jeu. Lorsque la plaque chargée négativement dans le panneau solaire est tournée vers la lumière du soleil, les photons de la lumière du soleil s’en vont vers les panneaux solaires jusqu’à ce qu’ils finissent par détacher l’électron supplémentaire sur la plaque négative.
La plaque positive qui a un espace pour l’électron supplémentaire rassemble rapidement l’électron libéré. Comme les photons du soleil continuent à briser des électrons, un courant électrique est créé. À ce stade, des contacts métalliques sont fixés de chaque côté de la cellule photovoltaïque afin que le courant puisse être prélevé et utilisé comme électricité. La puissance de la cellule photovoltaïque varie en fonction de sa taille et des champs électriques qui y sont intégrés.
Limites de l’énergie solaire
Maintenant que vous avez une idée de base du fonctionnement des panneaux solaires, vous vous demandez peut-être pourquoi les panneaux solaires ne sont pas la principale source d’énergie dans le monde. Le problème est qu’il ne s’agit pas encore d’un procédé très efficace pour produire de l’énergie en grande quantité, même s’ils font très bien le job pour des maisons autonomes par exemple.
La quantité d’électricité créée par les panneaux solaires est relativement faible par rapport à la taille des panneaux. De plus, l’angle des panneaux solaires est très important ; si les panneaux ne sont pas orientés vers le soleil juste comme il faut, le rendement peut chuter considérablement.
Les panneaux solaires sont de plus en plus performants, mais les ingénieurs cherchent encore des moyens de les rendre plus efficaces, plus petits et plus faciles à entretenir.