Vues : 0 Auteur : Éditeur du site Heure de publication : 2023-08-10 Origine : Site
La production d'énergie photovoltaïque, exploitant l'effet photovoltaïque aux interfaces des semi-conducteurs, convertit directement l'énergie optique en énergie électrique. Cette technologie comprend trois composants essentiels : les panneaux solaires (modules), les contrôleurs et les onduleurs. Ces composants, principalement composés d'éléments électroniques, fusionnent pour former un système de production d'énergie photovoltaïque intégré.
Avec ses avantages distinctifs, l’énergie solaire a pris le devant de la scène. Le rayonnement solaire abondant est devenu une source d’énergie vitale, incarnant des caractéristiques telles qu’une disponibilité illimitée, des attributs sans pollution, un prix abordable et une accessibilité illimitée. L’afflux d’énergie solaire au niveau du sol peut atteindre des niveaux remarquables de 800 MWhm par seconde. Les attributs captivants de l’énergie solaire ont alimenté sa trajectoire de croissance depuis les années 1980.
L’effet photoélectrique au sein des semi-conducteurs est au cœur de la production d’énergie photovoltaïque. Lorsqu'ils sont irradiés par des photons, ces semi-conducteurs absorbent de l'énergie et libèrent des électrons. Lorsque cette énergie libérée surmonte les forces de liaison au sein de l’atome, elle forme un courant électrique. Le silicium, avec ses quatre électrons externes, se transforme en semi-conducteurs de type N lors de l'incorporation de cinq électrons externes provenant d'éléments comme le phosphore. À l’inverse, le bore donne des semi-conducteurs de type P. La jonction des semi-conducteurs de type P et de type N génère une différence de potentiel donnant naissance à une cellule solaire. Lorsque la lumière du soleil frappe la jonction PN, un courant circule du côté de type P vers le côté de type N.
L'effet photoélectrique, un phénomène crucial en physique, se manifeste lorsque certaines substances absorbent l'énergie des ondes électromagnétiques au-dessus d'une fréquence spécifique, générant ainsi un courant : l'électricité optique.
La production de silicium polycristallin aboutit à des lingots, des tranches et des tranches de silicium, qui sont ensuite traités. L'introduction de traces de bore et de phosphore sur la plaquette de silicium forme une jonction PN. L'impression ultérieure d'un maillage de soie, l'application d'une pâte d'argent finement assortie, le frittage, l'application d'une électrode arrière et le dépôt d'un revêtement antireflet complètent l'assemblage de la cellule solaire. Ces cellules sont regroupées en modules, enveloppés dans un boîtier en aluminium recouvert de verre à l'avant et équipés d'électrodes à l'arrière. Couplé à des dispositifs auxiliaires, cela forme un système de production d'énergie photovoltaïque. La conversion DC-AC nécessite un onduleur, permettant l’injection d’énergie dans le réseau public ou le stockage sur batterie. Les composants de la batterie représentent généralement 50 % des coûts du système, le reste étant constitué des convertisseurs, des frais d'installation, des composants auxiliaires et d'autres dépenses.
Dans un contexte de ressources énergétiques conventionnelles limitées à l’échelle mondiale, l’énergie solaire apparaît comme un phare. Les réserves limitées de combustibles fossiles de la Chine sont dérisoires par rapport aux moyennes mondiales, s'élevant à seulement 10 %. L’énergie solaire, ressource renouvelable, sûre, sans bruit et sans pollution, n’est pas limitée par des contraintes géographiques. Ses applications couvrent les toits, les régions au terrain complexe, et bien plus encore. L'énergie solaire élimine le besoin de consommation de carburant et de production d'électricité sur site, ce qui s'aligne bien avec les stratégies énergétiques à long terme.
Par rapport à la production d’énergie thermique conventionnelle, la production d’énergie photovoltaïque présente plusieurs avantages :
1 : Aucun danger inhérent
2 ： Totalement sûr et fiable, dépourvu de bruit et de pollution
3：Insensible aux contraintes géographiques, adapté à divers endroits
4 : Indépendant du carburant, éliminant le besoin de production d’électricité sur site
5 ： Offre une énergie de haute qualité
6 : Emotionnellement accepté par les utilisateurs
7 : Cycle de construction rapide et production d’énergie rentable
Cependant, la production de panneaux solaires peut être gourmande en énergie et préjudiciable à l’environnement. La fabrication actuelle de panneaux solaires, bien que bénéfique pour le monde, peut exercer une pollution externe tout en contaminant le pays. La fabrication d'un panneau solaire de 1 mx 1,5 m nécessite de brûler plus de 40 kg de charbon, alors que les centrales thermiques chinoises les plus efficaces peuvent produire 130 kWh d'électricité avec la même quantité de charbon. De plus, les défis comprennent :
1 : Faible densité énergétique nécessitant une utilisation intensive des terres
2 : Production d’énergie variable en fonction des conditions météorologiques
3 : Coût de production plus élevé par rapport à l’énergie thermique
4 : Processus de fabrication peu respectueux de l’environnement pour les panneaux photovoltaïques
La production d'énergie photovoltaïque autonome, également connue sous le nom de production d'énergie photovoltaïque hors réseau, comprend des panneaux solaires, des contrôleurs et des batteries. Dans les cas nécessitant une alimentation CA, un onduleur est indispensable. Il sert à des applications telles que l'alimentation électrique des villages dans les zones reculées, les systèmes d'alimentation solaire domestiques, l'alimentation électrique des signaux de communication, la protection cathodique et l'éclairage public solaire.
La production d'énergie photovoltaïque connectée au réseau transforme l'électricité CC provenant de panneaux solaires en électricité CA qui répond aux normes du réseau électrique municipal via des onduleurs connectés au réseau. Cette classification comprend les systèmes avec et sans stockage sur batterie.
Les systèmes connectés au réseau avec batteries offrent des fonctionnalités réglables et peuvent se connecter ou se déconnecter du réseau électrique selon les besoins. Ils peuvent servir de secours d’urgence en cas de panne de courant. De tels systèmes sont souvent installés dans des immeubles résidentiels. D’un autre côté, les systèmes connectés au réseau sans batteries fournissent des fonctions de planification de l’alimentation et de sauvegarde et sont généralement utilisés pour des installations plus grandes.
La production d'énergie photovoltaïque distribuée implique des systèmes photovoltaïques à petite échelle sur ou à proximité des sites utilisateurs pour répondre à des besoins énergétiques spécifiques ou renforcer le réseau électrique existant. Il comprend des composants tels que des panneaux photovoltaïques, des supports, des boîtes de jonction CC, des onduleurs connectés au réseau et des armoires de distribution d'énergie CA. Fonctionnant sous rayonnement solaire, ce système convertit l’énergie solaire en courant continu et ajuste le bilan énergétique en se connectant au réseau.
