Les panneaux solaires récupèrent l’énergie du soleil pour alimenter les appareils de nos maisons. Mais comment fonctionnent-ils au juste ?
On dirait de la magie. Capturer l’énergie du soleil et la convertir en électricité pour faire fonctionner son micro-ondes. Il s’agit là bien évidemment de science et de non magie. Les panneaux solaires utilisent ce que l’on appelle l’effet photovoltaïque pour transformer une forme d’énergie en une autre. Voici comment les panneaux solaires récoltent la lumière pour la convertir en électricité.
La science du soleil
Le soleil est une énorme centrale électrique, générant pas moins de 1033 joules d’énergie par an. C’est énorme. La planète entière se trouve prise dans ce dégagement d’énergie et c’est d’ailleurs ce qui rend la vie sur Terre possible et agréable. Cela influe sur la météo, réchauffe l’atmosphère et rend la vie possible. Alors, ne serait-il pas possible de convertir un peu de cette énergie dans une forme que nous puissions utiliser ?
C’est précisément ce que font les plantes avec la photosynthèse, utilisant la lumière pour combiner le carbone de l’atmosphère en sucres qu’elles métabolisent pour croître. Et les panneaux solaires que vous voyez toujours plus nombreux sur les toits font quelque chose de très similaire, ils convertissent la lumière en électricité. Ceci grâce à l’effet photovoltaïque, pour convertir l’énergie solaire en énergie électrique.
Le principe est le souvent. Parfois, lorsque la lumière frappe un atome, elle est absorbée par l’un des électrons autour de l’atome, ce qui vient booster l’énergie de l’électron. Sur certains matériaux, comme des métaux et le silicium, cette énergie supplémentaire est suffisamment pour séparer l’électron de l’atome, le laissant suivre la structure en cristal du matériau. Si vous créez deux couches cristallines, vous pouvez exploiter ceci.
Une couche, baptisée matériau de type N, est contaminée avec un produit chimique – une étape que les scientifiques appellent le dopage -, lequel contient beaucoup d’électrons. Autrement dit, il a des électrons à partager. L’autre couche est contaminée avec un autre matériau qui veut, quant à lui, absorber, des électrons, c’est le matériau de type P. Ces électrons ne peuvent pas passer facilement entre les deux, entre la jonction NP, il y a donc une différence de voltage entre les deux couches. Si vous venez connecter un circuit de chaque côté de ce panneau, ce voltage peut être utilisé pour alimenter un appareil.
Chaque cellule solaire génère un petit voltage, le plus souvent d’environ 0,5 V. La quantité de courant créé dépend de la taille de la cellule. Si vous connectez plusieurs cellules entre elles, ce voltage peut être augmenté. Et si vous recouvrez votre toit de panneaux solaires reliés entre eux, vous pouvez collecter suffisamment d’électricité pour alimenter votre maison.
Les panneaux solaires génèrent aussi le plus souvent du courant continu plutôt que le courant alternatif fourni par votre fournisseur. Cela signifie que l’énergie du panneau solaire doit être convertie avant d’arriver à votre appareil. Elle doit aussi, souvent, être stockée. En effet, vous pourriez vouloir utiliser votre micro-ondes lorsque le soleil est couché ou que les nuages sont noirs.
Bien sûr, tout ceci dépend de la quantité de lumière à convertir. Il y a aussi d’autres facteurs limitants. La quantité d’énergie qu’ils capturent dépend des propriétés des matériaux absorbant la lumière et de la jonction entre ces deux matériaux. Cette combinaison absorbe des fréquences spécifiques de lumière. Certains panneaux solaires modernes incluent plusieurs matériaux et plusieurs jonctions (ce sont des cellules multi-jonction), ils sont capables d’absorber des fréquences différentes pour capturer davantage d’énergie.
Les panneaux sont onéreux mais les tarifs diminuent
Vient ensuite la question du coût. Les panneaux solaires coûtent cher à fabriquer dans la mesure où ils nécessitent une extrême précision. Les autres composants, comme le contrôleur, sont aussi onéreux puisqu’ils doivent être capables d’encaisser de grandes quantités d’énergie.
Il convient alors de calculer précisément le retour sur investissement. Selon votre position géographique, l’orientation de votre maison, la superficie de votre toit, il n’est pas dit qu’il soit avantageux, économiquement parlant, d’installer des panneaux solaires sur votre toit. Ceci étant dit, certaines entreprises proposent des solutions de financement, il y a par ailleurs de nombreuses aides.
Et les tarifs de fabrication diminuent d’année en année à mesure que de nouvelles technologies sont mises au point et que de nouvelles usines ouvrent leurs portes. L’énergie solaire n’est pas près de remplacer les autres sources d’énergie existantes mais celle-ci se démocratise. Et cela grâce à un certains matériaux capables de convertir la lumière en électricité.
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