Contenu
- D'où vient l'énergie?
- Quelle est la puissance fournie par le soleil?
- Quel pourcentage des soleils peut-il utiliser?
- Comment pouvons-nous augmenter l'efficacité des panneaux?
L'efficacité d'un système photovoltaïque est la mesure de la quantité d'énergie solaire disponible qu'une cellule solaire convertit en énergie électrique. La plupart des cellules solaires au silicium ont une efficacité maximale d’environ 15%. Cependant, même un système solaire avec une efficacité de 15% peut alimenter la maison moyenne de manière rentable.
D'où vient l'énergie?
L'énergie de la lumière du soleil est fournie en paquets appelés photons. Ces photons transportent une quantité spécifique d'énergie en fonction de leur longueur d'onde. À mesure que la longueur d'onde diminue, l'énergie d'un photon augmente. Ces photons excitent les électrons de la cellule solaire, ce qui les fait circuler dans les circuits, créant un courant électrique. Pour libérer un électron dans le silicium, un photon a besoin d’au moins 1,1 électron-volt d’énergie. Un électron-volt est la quantité d'énergie nécessaire pour déplacer un électron dans une différence de potentiel d'un volt. Si un photon a plus de 1,1 électron-volt, un électron se déplacera dans le circuit, mais l'énergie excédentaire sera libérée sous forme de chaleur. C'est l'une des raisons pour lesquelles les cellules solaires ont un rendement aussi faible. ils n'ont besoin que d'une quantité d'énergie très spécifique pour pouvoir travailler.
Quelle est la puissance fournie par le soleil?
Le soleil fournit une quantité d'énergie différente selon l'endroit où vous vous trouvez sur la Terre et sa position dans le ciel. Les panneaux solaires sont généralement évalués en fonction de conditions standard appelées AM1.5. Il s’agit de la masse d’air 1,5, qui est la condition d’essai acceptée pour les panneaux solaires. À 1,5 AM, le soleil fournit 1 000 watts par mètre carré. Cependant, l'énergie solaire disponible réelle varie en fonction de l'emplacement, des conditions météorologiques et de l'heure.
Quel pourcentage des soleils peut-il utiliser?
Afin de comprendre la puissance des soleils, nous utilisons un modèle de rayonnement appelé spectre du corps noir. Le spectre du corps noir nous indique la répartition de l’énergie des objets à différentes longueurs d’onde. Sur la base d'un spectre de corps noir, 23% de l'énergie solaire a une longueur d'onde trop longue pour être utile aux panneaux solaires. Ces photons vont simplement traverser la cellule. D'autres longueurs d'onde ont un excès d'énergie. En fait, 33% supplémentaires de l’énergie solaire constituent un excès d’énergie qui est également inutilisable pour les cellules solaires au silicium. Par conséquent, cela ne laisse que 44% de l'énergie solaire disponible pour les cellules solaires au silicium. Une plus grande partie de cette énergie est perdue à cause de la réflexion et d'autres processus dans la cellule elle-même. Par conséquent, bien que l'efficacité maximale théorique puisse être supérieure, l'efficacité réelle des cellules au silicium est généralement de l'ordre de 15%.
Comment pouvons-nous augmenter l'efficacité des panneaux?
Afin d'accroître l'efficacité des panneaux solaires, nous pouvons améliorer et diversifier les matériaux que nous utilisons pour les fabriquer. Différents matériaux nécessitent une quantité différente d'énergie de photons pour produire du courant. Par conséquent, les panneaux hybrides peuvent couvrir un certain nombre de valeurs électron-volt différentes afin de maximiser l'énergie capturée. Un problème avec cette approche est le coût de fabrication. Le panneau solaire standard est fabriqué à partir de silicium, qui est largement disponible et bien compris. À mesure que les matériaux utilisés dans les panneaux solaires se raréfient et se spécialisent, le coût de fabrication augmente. Par conséquent, une efficacité accrue entraîne une augmentation des coûts.