Contenu
- Anatomie d'une cellule solaire
- Effet de la luminosité
- Spectre, longueur d'onde et couleur
- Lumière du soleil ou lumière artificielle
Le rayonnement solaire dans les longueurs d'ondes allant du rouge au violet souffle sur une cellule solaire avec suffisamment d'énergie pour créer de l'électricité. Mais les cellules solaires ne répondent pas à toutes les formes de lumière. Les longueurs d’onde du spectre infrarouge ont trop peu de l’énergie nécessaire pour bousculer les électrons dans le silicium de la cellule solaire, ce qui produit un courant électrique. Les longueurs d'onde ultraviolettes ont trop d'énergie. Ces longueurs d’onde génèrent simplement de la chaleur, ce qui peut réduire l’efficacité d’une cellule. Les cellules solaires ont besoin de certaines longueurs d'onde dans le spectre lumineux pour générer des quantités utiles d'électricité.
Anatomie d'une cellule solaire
Une cellule solaire, ou photovoltaïque, est un sandwich à deux couches de silicium; une couche, appelée type N, contient des traces d'éléments tels que l'arsenic pour donner au matériau une charge électrique négative; la deuxième couche, appelée type P, est assemblée avec d'autres éléments donnant une charge positive. Électriquement, les deux côtés agissent comme les bornes d'une batterie; lorsqu’il est connecté à un circuit, un courant électrique circule du côté positif à travers les composants du circuit et vers le côté négatif de la cellule solaire. Certaines cellules solaires utilisent du silicium sous forme cristalline; d'autres utilisent un silicium amorphe ou semblable à du verre. Le silicium cristallin a tendance à être plus efficace pour convertir la lumière mais coûte plus cher que le type amorphe.
Effet de la luminosité
La luminosité ou la luminosité est la quantité de lumière qui éclaire une cellule solaire. Dans l'obscurité totale, une cellule ne produit pas d'électricité. À mesure que la quantité de lumière augmente, le courant de la cellule augmente également. Cependant, à un certain niveau de luminosité, la sortie de la cellule atteint une limite; au-delà de ce point, plus de lumière ne donne plus de courant. Les spécifications d’une cellule solaire incluent une tension et un courant nominaux correspondant à la sortie de la cellule en plein soleil. Pour obtenir le maximum de rendement d’une cellule solaire, il est important de l’orienter aussi directement que possible vers le soleil. Un installateur de panneaux solaires, par exemple, montera un panneau à un angle qui capte la plupart des rayons du soleil. L'angle dépend de votre position sur la terre: plus vous êtes au nord ou au sud de l'équateur, plus l'angle est raide. Certaines "fermes" à énergie solaire ont des panneaux sur un mécanisme qui s'incline, surveillant les mouvements quotidiens des soleils dans le ciel.
Spectre, longueur d'onde et couleur
La lumière visible fait partie du spectre électromagnétique, une forme d'énergie qui comprend également les ondes radio, les rayons ultraviolets et X. Les couleurs de l'arc-en-ciel contenues dans la lumière visible représentent différentes longueurs d'ondes; la longueur d'onde de la couleur rouge, par exemple, est d'environ 700 nanomètres, ou milliardièmes de mètre, et 400 nanomètres est la longueur d'onde du violet. Les cellules solaires répondent à plusieurs des mêmes longueurs d'onde détectées par l'œil humain.
Lumière du soleil ou lumière artificielle
Les cellules solaires fonctionnent généralement bien avec la lumière naturelle du soleil, car la plupart des appareils à énergie solaire sont utilisés à l'extérieur ou dans l'espace. Comme les sources de lumière artificielles telles que les ampoules à incandescence et les lampes fluorescentes imitent le spectre du Soleil, les cellules solaires peuvent également fonctionner à l’intérieur, en alimentant de petits appareils tels que des calculatrices et des montres. D'autres sources artificielles telles que les lasers et les lampes au néon ont des spectres de couleurs très restreints; les cellules solaires peuvent ne pas fonctionner aussi efficacement avec leur lumière.