le fonctionnement des panneaux photovoltaïques

a) La composition

Pour comprendre le fonctionnement d'un panneaux photovoltaïque et étudier son recyclage nous allons voir en détail la composition de l'ensemble du panneau photovoltaïque puis plus précisément, la composition de la cellule :

Le panneau photovoltaïque :

 listing des composants et leurs utilitées :

- une vitre en verre trempé : situé sur la couche externe de l'instalation , elle sert a protéger le panneau des intempéries.

- une feuille d'EVA (ethyl vynil acetate) : situé sous la couche de verre elle sert a l'optimisation de la récupération des rayons solaires en évitant leur reflet contre les cellules.

- les cellules photovoltaïques : elle servent a transformer le rayonnement UV  en courant électrique.

- une feuille de tedlar : située sous le panneau ,elle permet l'isolation (on choisie la feuille de tedlar pour son faible poid ).

- un cadre en alluminium : situé autour du panneau ,il permet de maintenir le panneau en un block .

b) La transformation photoéléctrique

Les panneaux solaires photovoltaïques, parfois appelés photoélectriques, transforment la lumière en électricité. Ces panneaux sont les plus répandus mais aussi les plus complexes.
Ces panneaux sont tout simplement un assemblage de cellules photovoltaïques, chacune d'elles délivrant une tension de 0.5V à 0.6V. Elles sont donc assemblées pour créer des modules photovoltaïques de tension normalisée (ex:12V).

Comme nous l'avons vu dans la composition, la cellule photovoltaïque est fabriquée à partir de deux couches de Silicium (matériau semi-conducteur) :


- 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).

La lumière est composée de photons, quand un photon arrive son énergie crée une rupture entre un atome de silicium et un électron. Cela modifie 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 électrique,  une tension électrique est ainsi crée.

 

Il existe 3 types de cellules photovoltaïques, elles sont diférenciées par la qualité du silicium :


- les cellules monocristallines : le rendement est très bon (15 à 22% *) mais le coût de fabrication est élevé.
- les cellules polycristallines : elles sont moins chères à fabriquer mais le rendement est un peu moins bon (10 à 13% *).
- les cellules amorphes : leur coût est très faible mais le rendement l'est aussi (5 à 10% *).

* Un rendement de 10% signifie que pour une puissance de 1000 W qui arriverait sur le panneau, celui-ci produirait 100 W.

Pour fonctionner entre elles et regrouper leur rendement les cellules photoélectriques sont reliées entre elles sous forme de module. Voici une vidéo qui montre comment les cellules sont reliées entre elles pour créer les modules photovoltaïques :

 

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