Comment fonctionne une batterie solaire ?
2023.Aug
31
Introduction
À la surface de la Terre, il y a beaucoup d'énergie : environ 173 000 térawatts. Si l’on calcule la quantité d’énergie utilisée par l’ensemble de la population de la planète, ce chiffre est multiplié par plus de 10 000. Afin d’utiliser pleinement l’énergie solaire, voyons comment fonctionne une cellule solaire ? Et comment cette énergie est-elle transformée en électricité ?
Comment fonctionne une batterie solaire Une
batterie
solaire est un système composé d'un grand nombre de cellules photovoltaïques associées. Ils sont généralement constitués de semi-conducteurs, le plus courant étant le silicium. Dans une cellule de batterie, le silicium cristallin se trouve entre deux couches de conductivités différentes, chaque atome étant connecté par des liaisons fortes à quatre couches adjacentes. Ces liens retiennent les électrons et ne permettent pas au courant de circuler. Alors, comment fonctionne une cellule solaire : les électrons passent d'une couche avec un excès d'électrons (type n) à une couche avec des défauts (type p), dans cette transition nous l'appelons une jonction pn, un côté forme une charge positive et l'autre charge négative d'un côté.
La lumière du soleil est un flux de minuscules particules, à savoir : des photons. Les photons entrent en collision avec les photocellules, « chassant » les électrons de leur jonction, laissant un trou à leur place. En raison de l’effet de champ électrique de la transition pn, les électrons chargés négativement se déplacent vers les trous chargés positivement. Les électrons mobiles s’accumulent donc à la surface de la batterie. Ils circulent ensuite le long du circuit externe jusqu'à la couche opposée, effectuant en même temps un travail électrique.
Une de ces photocellules a une puissance de 0,5 watts. La combinaison de batteries en modules peut augmenter la puissance de la batterie, par exemple, 12 batteries suffisent pour charger un téléphone portable. Bien sûr, si vous souhaitez alimenter toute la maison, vous avez besoin de plusieurs modules de ce type. Les cellules solaires peuvent fonctionner pendant des décennies car les seuls éléments mobiles dans leur conception sont les électrons, et ils reviennent sans cesse d’où ils viennent, ce qui signifie que rien n’est gaspillé ou usé.
(1) Cette décision ne sera pas seulement influencée par les hommes politiques, mais aussi par les grandes entreprises. À cela s’ajoute un problème physique : l’énergie solaire ne peut pas être répartie uniformément à la surface de la Terre. C'est beaucoup moins le cas par temps nuageux ou la nuit, par exemple. Cela signifie que davantage d’efforts sont nécessaires pour produire des batteries plus efficaces, ainsi que pour créer l’infrastructure nécessaire au stockage de l’énergie générée.
(2) L’efficacité de la cellule photovoltaïque elle-même soulève encore de nombreuses questions. Si la lumière solaire n'est pas absorbée mais se reflète sur la surface de la cellule, ou si les électrons retournent dans les trous avant de traverser le circuit, l'énergie du photon est perdue. Actuellement, les cellules les plus efficaces ont un rendement de 46 %, et la plupart des usines sont moins efficaces – environ 15 à 20 %.
Au niveau actuel de développement de la technologie solaire, les humains peuvent encore fournir de l’énergie au monde. Il s'agit simplement de financer, de créer l'infrastructure nécessaire et de trouver suffisamment d'espace. Selon des calculs préliminaires, une superficie de plusieurs centaines de milliers de kilomètres carrés est nécessaire pour installer les batteries. Mais en réalité, un tel domaine est difficile à trouver.
Des centaines de millions de personnes dans le monde, notamment dans les pays les moins développés, n’ont pas accès à une énergie fiable. Dans beaucoup de ces pays, le soleil est abondant. Par conséquent, dans ces endroits, l’énergie solaire sera moins chère et plus sûre que les sources d’énergie alternatives telles que le carburant.
Épilogue
Chaque année, les panneaux solaires deviennent meilleurs, moins chers et plus compétitifs par rapport aux sources d'énergie existantes. Dans un avenir proche, cette technologie pourrait peut-être révolutionner le paysage de notre planète. avoir hâte!
