Installations photovoltaïques. Le principe de fonctionnement et les caractéristiques des convertisseurs photoélectriques. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Le soleil est une importante source d'énergie renouvelable et respectueuse de l'environnement. L'énergie solaire peut être convertie en énergie électrique à l'aide de batteries photovoltaïques (solaires). Ces batteries sont utilisées dans les engins spatiaux, dans les radiobalises et les bouées de navigation océanique, dans les réseaux de communication autonomes, ainsi que dans les calculatrices et les jouets électroniques.

La méthode photoélectrique (ou photovoltaïque) de conversion de l'énergie solaire en énergie électrique est actuellement la plus développée sur le plan scientifique et pratique. Pour la première fois, l'un des fondateurs de l'école physique soviétique, l'académicien A.F. Ioffe, a attiré l'attention sur la perspective de son utilisation dans l'ingénierie énergétique à grande échelle dans les années 30. Cependant, à cette époque, le rendement des cellules solaires ne dépassait pas 1 %. Au cours des décennies suivantes, grâce à une quantité importante de recherches dans le domaine de la physique et de la technologie, ce chiffre est passé à 20-25 %.

Le mécanisme de conversion de la lumière du soleil en électricité est différent des autres moyens de produire de l'électricité. Les caractéristiques de cette méthode déterminent les possibilités et les perspectives de son utilisation à grande échelle.

Avec toute méthode de production d'électricité, il est nécessaire d'avoir des charges électriques et de fournir un mécanisme pour leur séparation. Dans la méthode d'induction, des charges libres de conducteurs métalliques sont utilisées pour générer de l'électricité et leur séparation est réalisée à la suite du mouvement des conducteurs dans un champ magnétique.

Dans la méthode photovoltaïque de production d'électricité, il n'y a pas de mouvements mécaniques des pièces structurelles. Elle est basée sur les propriétés des matériaux semi-conducteurs et leur interaction avec la lumière. Dans une cellule photovoltaïque, des porteurs libres se forment à la suite de l'interaction d'un semi-conducteur avec la lumière, et sont séparés sous l'action d'un champ électrique qui se produit à l'intérieur de la cellule. Jusqu'à récemment, presque toutes les cellules photovoltaïques étaient en silicium cristallin, mais maintenant d'autres matériaux sont de plus en plus utilisés.

Le phénomène de l'effet photoélectrique est basé sur la conversion de l'énergie lumineuse (l'énergie du rayonnement électromagnétique) en énergie électrique. Il existe trois types d'effet photoélectrique :

1) externe - extrayant des électrons de la surface des corps sous l'influence de la lumière;

2) interne - modification de la conductivité électrique des semi-conducteurs et des diélectriques sous l'action de la lumière;

3) couche de verrouillage - l'excitation d'une force électromotrice à la frontière entre le conducteur et le semi-conducteur sensible à la lumière.

Dans le but de convertir l'énergie d'un rayonnement électromagnétique, seul l'effet photoélectrique de la couche de blocage (effet photoélectrique à la jonction pn) peut pratiquement être utilisé.

Auteur : Magomedov A.M.

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