L'EFFICACITÉ SOLAIRE ÉLECTRICIQUE

L’EFFICACITÉ SOLAIRE ÉLECTRICIQUE EFFICACITÉ ET PERFORMANCE SOLAIRES Le pourcentage d’énergie solaire brillant sur un appareil photovoltaïque (PV) qui est transformé en électricité utilisable est connu sous le nom d’efficacité de conversion d’un dispositif PV. L’objectif principal de la recherche est d’augmenter cette efficacité de conversion, car elle réduit le coût des technologies photovoltaïques afin qu’elles puissent concurrencer d’autres sources d’énergie. FACTEURS DÉTERMINANTS DE L’EFFICACITÉ DE CONVERSION Les cellules photovoltaïques ne transforment pas toujours 100% du soleil en énergie. La plus grande partie a en fait disparu. La capacité d’une cellule solaire à convertir la lumière solaire qu’elle reçoit est limitée par une variété d’éléments de conception. Une plus grande efficacité peut être obtenue en concevant avec ces aspects à l’esprit. La lumière est composée de photons, ou paquets d’énergie, avec une variété de longueurs d’onde et d’énergies. Les longueurs d’onde de la lumière du soleil qui atteignent la surface de la planète vont de l’ultraviolet à l’infrarouge. Certains photons sont réfléchis lorsque la lumière frappe la surface d’une cellule solaire, tandis que d’autres passent directement à travers. L’énergie de certains photons absorbés est convertie en chaleur. Les autres possèdent suffisamment d’énergie pour libérer les électrons de leurs liaisons atomiques, ce qui entraîne des porteurs de charge et du courant électrique. Recombinaison: Une méthode qu’un courant électrique pourrait déplacer à travers un semi-conducteur consiste pour un « porteur de charge » à traverser le matériau, comme un électron chargé négativement. Un « trou », qui indique l’absence d’électron dans le matériau et fonctionne comme un porteur de charge positive, est un autre type de porteur de charge de ce type. FACTEURS DÉTERMINANTS DE L’EFFICACITÉ DE CONVERSION Un électron peut se combiner à nouveau après être entré en contact avec un trou, annulant ainsi ses contributions au courant électrique. La méthode par laquelle l’électricité est produite dans une cellule solaire est inversée par recombinaison directe, dans laquelle les électrons et les trous générés par la lumière entrent en collision, se recombinent et émettent un photon. C’est l’une des principales choses qui entrave la productivité. Lorsque des électrons ou des trous entrent en contact avec une impureté, un défaut dans la structure cristalline ou une interface, le processus est connu sous le nom de recombinaison indirecte. Cela permet à l’énergie d’être libérée sous forme de chaleur. Température: En général, les cellules solaires fonctionnent mieux à basse température. Une augmentation modeste du courant est produite, mais une diminution beaucoup plus importante de la tension en raison du changement des caractéristiques des semiconducteurs provoqué par des températures plus élevées. Les augmentations extrêmes de température peuvent également endommager les matériaux de la cellule et d’autres modules, réduisant ainsi leur durée de vie. FACTEURS DÉTERMINANTS DE L’EFFICACITÉ DE CONVERSION Étant donné que la majeure partie de la lumière du soleil qui frappe les cellules se transforme en chaleur, une gestion thermique efficace augmente l’efficacité et la durée de vie. Réflexion: En réduisant la quantité de lumière réfléchie par la surface d’une cellule, son efficacité peut être augmentée. Par exemple, le silicium non traité réfléchit près de 30% de la lumière qui le frappe. La réflexion est réduite par des revêtements antireflet et des surfaces texturées. Une couleur bleu foncé ou noire indiquera une cellule à haute efficacité. DÉTERMINATION DE L’EFFICACITÉ DE CONVERSION Afin d’estimer la quantité d’énergie qu’une cellule produira, les chercheurs évaluent les performances d’un dispositif photovoltaïque (PV). Le courant et la tension produisent ensemble de l’énergie électrique. Les relations entre le courant et la volumétrie mesurent les caractéristiques électriques d’un appareil photovoltaïque. Le courant et la tension générés par une cellule ou un module changeront conformément à la loi d’Ohm si une résistance de « charge » particulière est attachée aux deux bornes de l’appareil (le courant traversant un conducteur entre deux points est directement proportionnel à la différence de potentiel entre les deux points). L’efficacité est déterminée en mesurant le courant et la tension générés pour diverses résistances de charge tout en soumettant la cellule à un niveau de lumière constant et standard et en maintenant une température de cellule constante. COMMENT TIRER LE MEILLEUR PARTI DES PANNEAUX SOLAIRES Heureusement, l’énergie solaire est plus abordable que jamais, car les panneaux solaires photovoltaïques (PV) deviennent de plus en plus efficaces. Mais voici quelque chose à garder à l’esprit: le prix des panneaux et leur puissance déclarée peuvent ne pas refléter avec précision le coût réel de l’énergie solaire. L’une des considérations est la longévité du panel, par exemple. Le « rendement en énergie solaire » du système, ou la quantité d’électricité qu’il produira réellement au cours de l’année, est un autre facteur. Dans des circonstances de laboratoire typiques, l’efficacité et la production d’énergie des panneaux solaires sont évaluées. De toute évidence, un laboratoire n’est pas l’endroit où votre système d’énergie solaire est installé. Il se dirige vers l’extérieur, où une variété de facteurs pourraient modifier la quantité d’énergie solaire qu’il produit réellement. Le Bureau des technologies de l’énergie solaire (SETO) du Département de l’énergie finance la recherche visant à développer des modules meilleurs et plus durables qui peuvent vivre plus longtemps et fournir plus d’électricité dans des circonstances moins qu’idéales. Continuez à lire pour découvrir trois façons dont le monde extérieur peut essayer de réduire votre rendement en énergie solaire et comment les initiatives financées par SETO développent des remèdes. Les températures élevées entraînent une perte de tension des cellules solaires, ce qui n’est pas souhaitable comme vous pouvez l’imaginer. Pendant les chaudes journées d’été, les modules solaires conventionnels sur les toits peuvent perdre jusqu’à 30% de leur production électrique. COMMENT TIRER LE MEILLEUR PARTI DES PANNEAUX SOLAIRES En améliorant la feuille arrière, ou couche inférieure, d’un module solaire photovoltaïque, qui agit comme un isolant électrique et protège le module de l’humidité et d’autres dommages environnementaux, des chercheurs de l’Arizona State University tentent de résoudre ce problème. L’objectif de l’équipe est de garder les panneaux solaires plus frais et d’améliorer les performances par temps chaud en recherchant des feuilles arrière avec diverses caractéristiques conductrices de chaleur. Les panneaux peuvent également perdre de l’électricité lorsqu’ils sont souillés. Bien que les conséquences de « salir », comme on l’appelle dans le secteur solaire, diffèrent considérablement selon les régions, des pertes de rendement énergétique de 10% ne sont pas inhabituelles. La recherche sur les facteurs environnementaux et les pratiques d’entretien des panneaux peut améliorer nos connaissances sur comment et pourquoi les panneaux perdent de l’énergie à cause de la saleté. Ces connaissances peuvent ensuite nous aider à prédire les salissures d’un système d’énergie solaire à l’autre et à développer des traitements de verre de module photovoltaïque résistants à la saleté plus efficaces. COMMENT TIRER LE MEILLEUR PARTI DES PANNEAUX SOLAIRES Les ombres sont un peu plus difficiles à gérer que la chaleur et la saleté, qui diminuent considérablement la production d’énergie des panneaux solaires. Les niveaux de puissance sont simplement diminués lorsqu’un mince nuage passe au-dessus du panneau solaire. Une structure permanente qui bloque régulièrement ou complètement la lumière, comme un poteau électrique qui n’ombrage qu’une partie du module, peut souvent générer des « points chauds » qui, au fil du temps, endommagent le module. Une solution innovante est en cours de développement par l’Université du Michigan, Ann Arbor. Son architecture « super-cellule » peut réellement équilibrer la puissance à travers le module au niveau de la cellule. Cela permet aux cellules non ombragées de continuer à fonctionner normalement, augmentant ainsi la production d’énergie du module et prolongeant même sa durabilité.