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La technologie Photovoltaïque
Qui d’entre nous n’a jamais vu ou possédé une calculatrice, une montre ou une radio alimentées à l’énergie solaire ? De minuscules cellules solaires fournissent l’électricité à ces appareils sans avoir besoin de compter sur la présence du soleil comme source d’énergie ; il suffit d’une ampoule normale pour couvrir les besoins en énergie de ces appareils. Cette application de génération directe d’électricité à partir de la lumière montre clairement le potentiel non polluant de cette technique. Que ce soit à petite ou à grande échelle, y compris industrielle, ces applications de conversion directe de la lumière en électricité ont un point commun : elles emploient des formes de production d’électricité qui respectent l’environnement, l’effet photovoltaïque.
Depuis sa découverte...
Il y a déjà 160 ans, les scientifiques découvrirent que certains matériaux, appelés semi-conducteurs, dans certaines conditions, étaient capables de conduire l’électricité. A la fin du XIXe siècle furent développés les premiers composants capables de transformer la lumière en électricité. Cependant, la production d’énergie était si faible qu’il n’était pas possible d’utiliser ces cellules pour produire de l’électricité. En 1950, à l’occasion du premier vol spatial, on entreprit pour la première fois d’intenses recherches afin d’obtenir de nouveaux matériaux adaptés aux cellules photovoltaïques. On découvrit bientôt que le silicium présentait les meilleures propriétés. Il s’adapte parfaitement à la fabrication de semi-conducteurs et il est le deuxième élément le plus abondant sur Terre, ce qui le rend disponible en grandes quantités.
En général, le silicium se trouve sur terre sous forme de sable. Outre le silicium, le sable contient bien d’autres éléments dans les combinaisons les plus diverses. Cependant, pour la fabrication de cellules solaires, il est nécessaire de disposer de cet élément avec la plus grande pureté possible afin d’obtenir la plus grande efficacité de la cellule.
... jusqu’à son utilisation
Pour obtenir de l’électricité à partir de cellules de silicium, de façon comparable à une pile, un flux de courant doit passer entre les pôles négatifs et positifs. Pour cette raison, la cellule photovoltaïque se compose de deux couches, une positive et l’autre avec une “charge” négative. Les différentes couches se chargent en ajoutant différents éléments chimiques au silicium. L’incidence de la lumière sur cette cellule génère une tension entre les deux couches, tension que l’on peut dériver vers les pôles.
Néanmoins, une cellule unique produit peu d’électricité, ce qui conduit à incorporer de nombreuses cellules dans un même module photovoltaïque. Un générateur photovoltaïque se compose de plusieurs modules.
De cette façon on obtient une puissance et un courant suffisants pour fournir de l’électricité, y compris aux maisons les plus grandes. Néanmoins, avant de pouvoir fournir de l’électricité provenant de la lumière solaire, il est nécessaire de la « préparer ». Les cellules solaires fournissent un courant continu que l’on doit transformer en courant alternatif conventionnel de 50 Hz grâce à un onduleur. Dans les installations isolées, l’électricité générée avec l’énergie solaire est stockée dans des batteries de façon à garantir une certaine fourniture d’électricité, y compris la nuit ou les jours de faible ensoleillement.
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