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Les cellules solaires photovoltaïques absorbent l'énergie de la lumière solaire et la convertissent en énergie électrique. Pour que le processus fonctionne, il faut que la lumière du soleil pénètre dans le matériau de la cellule solaire et qu’elle soit absorbée, ainsi que l’énergie nécessaire pour sortir de la cellule solaire. Chacun de ces facteurs influe sur l'efficacité d'une cellule solaire. Certains facteurs sont les mêmes pour les grandes et les petites cellules solaires, mais d'autres varient en fonction de la taille. Les facteurs variables tendent à faciliter l’efficacité des plus petites cellules solaires par rapport à leurs homologues plus grandes.
Efficacité
Il existe plusieurs façons de définir l'efficacité. Ce qui est le plus logique du point de vue des consommateurs est le rapport entre l’énergie électrique produite et l’énergie solaire totale frappant la surface de la cellule solaire. Il existe de nombreux types de cellules solaires. Les cellules multifonctions coûtent très cher, mais leur efficacité peut avoisiner les 40%. Les cellules au silicium ont une efficacité de 13 à 18%, tandis que les autres approches appelées "cellules minces" ont une efficacité de 6 à 14%. Le matériau, la conception et la construction de la cellule ont beaucoup plus d'influence sur l'efficacité que la taille.
Obtenir la lumière dans
Le premier facteur qui détermine l'efficacité d'une cellule solaire est la quantité de lumière qui en fait le matériau de la cellule solaire. La surface d'une cellule solaire doit avoir une sorte de contact électrique pour compléter le circuit et obtenir le courant. Ces électrodes empêchent la lumière du soleil d'atteindre le matériau absorbant. Malheureusement, vous ne pouvez pas simplement placer de petites électrodes sur le bord d’une cellule solaire car vous perdriez alors trop d’électricité au profit de la résistance du matériau de la cellule solaire. Cela signifie que si vous avez une grande cellule solaire - disons environ 5 pouces carrés - vous aurez besoin de plusieurs électrodes à la surface, bloquant la lumière. Si votre cellule solaire mesure un demi-pouce sur un pouce, vous pouvez vous en tirer avec un pourcentage plus faible de la surface recouverte d'électrodes.
Lumière, électrons
Lorsque la lumière du soleil pénètre dans le matériau de la cellule solaire, celle-ci se déplace jusqu'à interagir avec un électron dans le matériau. Si l'électron absorbe l'énergie de la lumière solaire, il sera stimulé. Il peut perdre cette énergie en se heurtant à d'autres électrons. Généralement, cela ne dépend pas de la taille de la cellule solaire. Cela dépend de sa composition et de son design. Cependant, si les électrons doivent aller plus loin dans le matériau semi-conducteur, il est plus probable qu'ils perdent de l'énergie. En réduisant la distance aux électrodes, il est alors moins probable que l'électron perde de l'énergie. Comme les cellules plus grandes sont conçues avec plus d'électrodes, la distance finit par être à peu près la même, donc cela ne change pas trop avec la taille de la cellule solaire.
Taille de la cellule solaire
La résistance mesure à quel point il est difficile pour un électron de traverser un circuit. Toutes choses étant égales par ailleurs, une distance plus courte crée une résistance plus faible, ce qui signifie que des cellules plus petites gaspilleront moins d'énergie et seront un peu plus efficaces. Même si tous ces effets favorisent les petites cellules par rapport aux plus grandes, ils n’ont que très peu d’influence sur l’efficacité. Étant donné que les cellules solaires ne deviennent vraiment utiles que lorsqu'elles sont combinées, il est généralement judicieux d'utiliser des cellules plus grandes afin de ne pas avoir à effectuer autant de travail d'assemblage. En règle générale, les cellules solaires au silicium font environ 5 à 6 pouces carrés et correspondent à la taille du silicium brut à partir duquel elles sont construites. Ils sont ensuite assemblés en panneaux de quelques pieds de côté.