Technologie des cellules solaires photovoltaïques. Schéma, description

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Technologie des cellules solaires photovoltaïques. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Les systèmes solaires photovoltaïques sont faciles à manipuler et n'ont pas de mécanismes mobiles, mais les cellules photovoltaïques elles-mêmes contiennent des dispositifs semi-conducteurs complexes similaires à ceux utilisés pour la production de circuits intégrés. Les cellules photovoltaïques reposent sur le principe physique selon lequel un courant électrique est généré par l'action de la lumière entre deux semi-conducteurs aux propriétés électriques différentes qui sont en contact l'un avec l'autre. La combinaison de tels éléments forme un panneau ou module photovoltaïque.

Technologie des cellules solaires photovoltaïques

Les modules photovoltaïques, en raison de leurs propriétés électriques, génèrent du courant continu plutôt qu'alternatif. Il est utilisé dans de nombreux appareils simples alimentés par batterie. Le courant alternatif, quant à lui, change de sens à intervalles réguliers. C'est ce type d'électricité fournie par les producteurs d'énergie, elle est utilisée pour la plupart des appareils et appareils électroniques modernes. Dans les systèmes les plus simples, le courant continu des modules photovoltaïques est utilisé directement. Au même endroit où le courant alternatif est nécessaire, un onduleur doit être ajouté au système, qui convertit le courant continu en courant alternatif.

La production moderne de cellules solaires est presque entièrement basée sur le silicium. Environ 80% de tous les modules sont fabriqués à partir de silicium polycristallin ou monocristallin, tandis que les 20% restants utilisent du silicium amorphe. Les cellules photovoltaïques cristallines sont les plus courantes et ont généralement une couleur bleue avec un éclat. Amorphe ou non cristallin - aspect lisse et changement de couleur en fonction de l'angle de vue. Le silicium monocristallin a le meilleur rendement (environ 14%), mais il est plus cher que le silicium polycristallin, dont le rendement moyen est de 11%. Le silicium amorphe est largement utilisé dans les petits appareils tels que les montres et les calculatrices, mais son efficacité et sa stabilité à long terme sont beaucoup plus faibles, il est donc rarement utilisé dans les applications d'alimentation.

La cellule photoélectrique est un "sandwich" de silicium - la deuxième substance la plus courante sur Terre. Quatre-vingt-dix-neuf pour cent des cellules solaires modernes sont fabriquées à partir de silicium (Si), et le reste est construit sur le même principe que les cellules solaires au silicium. Une certaine substance est appliquée sur une couche de silicium, à cause de laquelle un excès d'électrons se forme. Il en résulte une couche chargée négativement ("N"). Sur l'autre couche, un manque d'électrons se crée, il devient chargé positivement ("P"). Assemblées avec des conducteurs, ces deux surfaces forment une jonction électron-trou photosensible. On l'appelle un semi-conducteur car, contrairement à un fil électrique, il ne conduit le courant que dans une seule direction - du négatif au positif. Lorsqu'il est exposé au soleil ou à une autre source de lumière intense, un courant continu d'environ 0,5 volt est généré. L'intensité du courant (ampères) est proportionnelle à l'énergie lumineuse (nombre de photons). Dans tout système photovoltaïque, la tension est presque constante et le courant est proportionnel à la taille des cellules photovoltaïques et à l'intensité de la lumière.

Technologie des cellules solaires photovoltaïques

Les cellules photovoltaïques sont fabriquées à partir de silicium ultra-pur, mélangé dans des proportions précises avec d'autres substances. Le substrat de silicium ultra-pur à partir duquel les cellules solaires sont fabriquées est très coûteux. La quantité de silicium ultra-pur nécessaire à la fabrication d'un module photovoltaïque de 50 W serait suffisante pour les circuits intégrés d'environ deux mille ordinateurs. De plus, l'aluminium, le verre et le plastique sont présents dans les cellules solaires - des matériaux peu coûteux et réutilisables.

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