Le meilleur prix pour votre projet en demandant gratuitement 3 devis
La problématique liée à la ressource énergétique revient toujours au centre des grands débats actuels. L’énergie fossile reste encore la plus utilisée par l’humanité.
Mais depuis quelques décennies, nous entendons régulièrement les termes « transition énergétique » et « énergie renouvelable ».
Cet article va essayer de faire le point sur les questions gravitant autour de ces concepts afin de les éclaircir.
La transition énergétique désigne le passage du système de production d’énergie actuel qui se base sur les énergies non renouvelables (pétrole, gaz, charbon), à celui qui utilise les énergies renouvelables.
En effet, le monde exploite aujourd’hui cinq grands types d’énergie qui peuvent se renouveler à l’échelle humaine, dont :
Aujourd’hui, l’énergie hydraulique est la plus exploitée. Néanmoins, l’éolienne et le solaire tendent à gagner du terrain. L’IRENA ou Agence internationale pour les énergies renouvelables avance que la capacité solaire mondiale installée est celle qui a fait le plus grand bond. L’Asie avec la Chine, le Vietnam ou encore le Japon a joué un rôle important dans cette conjoncture.
L’énergie solaire doit sa notoriété surtout à son accessibilité. En effet, le rayonnement du soleil frappe toute la surface exposée de la planète, et cela, en quantité illimitée. De plus, l’essor de la recherche et du développement technologique ont facilité la vulgarisation des dispositifs photovoltaïques.
Maintenant, le pas peut être franchi aussi bien par les gouvernements, par les entreprises de différentes tailles que par les particuliers. Pour illustrer cela, il n’est pas rare de voir de petits panneaux photovoltaïques sur les toitures des cases de certains pays en voie de développement.
Avant d’entrer dans le vif du sujet, il est important de mentionner que l’exploitation de la ressource solaire peut être déclinée sous deux formes. Il y a les systèmes thermodynamiques et les systèmes photovoltaïques.
Dans le premier cas de figure, il s’agit de capter le rayonnement solaire et de le concentrer en un endroit. Un dispositif optique composé de plusieurs miroirs permet de réchauffer du fluide, cas des chauffe-eaux thermique, ou tout simplement de cuir de la nourriture.
Mais la technologie photovoltaïque fonctionne autrement. Elle a comme point d’ancrage un générateur photovoltaïque qui transforme la puissance solaire en puissance électrique. Le processus a trois phases distinctes et succinctes :
Un générateur photovoltaïque ou photogénérateur est une plaquette de silicium (Si), connue sous le nom de cellule photovoltaïque ou photopile. Celle-ci est disposée entre deux électrodes métalliques nécessaires à la collecte de l’électricité produite.
Les photons entrent en contact avec les électrons sur la surface de la plaquette de silicium qui est un semi-conducteur. Ils transfèrent de l’énergie qui entraine par la suite le déplacement des électrons dans la matière.
À présent, il faut attirer les électrons en mouvement vers la grille conductrice. Le déplacement doit alors être contrôlé. Cette manœuvre est possible grâce à la polarisation de la cellule photovoltaïque. Une jonction PN est ainsi formée.
Une première électrode, se trouvant à la face « A », subit un dopage de type P par ajout d’atomes de bore (B) qui contient moins d’électrons périphériques par atome que le silicium. C’est le pôle négatif.
L’autre électrode, située cette fois sur la face « B », subit pour sa part un dopage de type N. par addition d’atomes de phosphore (P) qui contient plus d’électrons périphériques par atome que le silicium. C’est le pôle positif.
Le courant électrique suit un sens unique partant du pôle positif vers le pôle négatif. Il est conduit vers le circuit extérieur. Il en ressort un courant continu.
En règle générale, une photopile produit une tension presque constante, même si l’importance de la surface concernée est variable. Par contre, l’intensité est conditionnée par cette dernière. Pour avoir une tension conséquente, il faut relier les cellules sur un même circuit en série.
En somme, un panneau solaire est l’association de plusieurs cellules photosensibles. Mais avec quels matériaux ces dernières sont-elles conçues ?
Le modèle de photopile le plus répandu est celui en silicium contenu entre deux électrodes. Cela s’explique par le fait que cet élément est présent en abondance dans la nature et est facile d’extraction. En effet, il se trouve dans le sable et dans certains types de roche comme le quartz.
Mais tout matériau présentant un caractère semi-conducteur peut servir de photopile. Il est possible de les rencontrer en séléniure de cuivre-indium, le tellurure cadmium ou encore la pérovskite.
La recherche dans le domaine de la technologie photovoltaïque avance à pas de géant comme les effets négatifs du réchauffement climatique se font ressentir aux quatre coins du globe.
Tout n’a pas pour autant été découvert et nous espérons tous qu’un jour, nous pourrons faire plus de choses avec les énergies renouvelables, dont le solaire.
D'autres articles à consulter :