Le photovoltaïque est le terme employé pour la transformation de photons de lumière en courant électrique.

Exploiter l’énergie du soleil : la définition du photovoltaïque

 

Définition et principes du photovoltaïque

Qu’est-ce que le photovoltaïque et à quoi sert-il ?

La technologie photovoltaïque (PV) est un processus utilisé pour convertir l’énergie solaire en électricité, et elle fonctionne sous l’influence de la lumière ou d’un rayonnement similaire.

Les systèmes photovoltaïques sont utilisés pour les énergies renouvelables et offrent de multiples avantages, tels que la fourniture d’une source de courant électrique.

La conversion PV est un processus de conversion de l’énergie solaire en énergie électrique, et cela peut être fait en utilisant des structures et des matériaux généraux, et la plupart des convertisseurs photovoltaïques sont basés sur des jonctions pn semi-conductrices.

Cette technologie est bien adaptée à la mise en œuvre dans l’environnement bâti, bien que son application pratique soit plus lente par rapport aux systèmes PV conventionnels montés sur rack.

La technologie photovoltaïque intégrée au bâtiment (BIPV) et la technologie photovoltaïque bifaciale (bPV) sont deux types de systèmes photovoltaïques qui ont fait l’objet d’une attention particulière.

Le processus PV implique l’excitation d’électrons d’un sol à un état excité en utilisant la lumière, et permet d’extraire sélectivement des électrons sous tension et de les remplacer dans l’état fondamental.

Des extensions au processus standard peuvent potentiellement doubler l’efficacité du photovoltaïque, bien que le processus de recombinaison radiative inverse de l’état excité à l’état fondamental limite cette efficacité.

L’utilisation de matériaux avancés et de technologies intelligentes est employée dans l’architecture de la cellule PV pour améliorer sa structure, tandis que la modélisation et la mise en œuvre efficace des paramètres appropriés sont nécessaires pour optimiser la compétence de la cellule PV.

La technologie PV est également utilisée pour des facteurs environnementaux, économiques et sociaux, et les exigences fondamentales pour le photovoltaïque sont de plus en plus respectées dans la conception des panneaux solaires d’aujourd’hui.

En tant que telle, l’étude suggère que les codes du bâtiment et les initiatives liées au PV/photovoltaïque intégré au bâtiment (BIPV) devraient être la plus haute priorité pour les autorités, et le cadre de conception pour la mise en œuvre du PV devrait tenir compte des trois piliers de la durabilité.

Comment l’énergie solaire est-elle transformée en courant électrique ?

Les systèmes solaires photovoltaïques (PV) sont conçus pour capter et convertir l’énergie du soleil en courant électrique et sont composés de panneaux photovoltaïques installés dans une configuration série-parallèle pour les dimensionner en fonction de l’énergie requise.

Ce phénomène de transformation de la lumière solaire en énergie électrique est connu sous le nom d’effet photovoltaïque.

La puissance électrique générée par un générateur solaire photovoltaïque varie en fonction des conditions de fonctionnement et des facteurs de champ tels que la position géométrique du soleil, les niveaux d’irradiation et la température ambiante.

Le dispositif semi-conducteur qui transforme la lumière solaire en énergie électrique est appelé cellule photovoltaïque.

Le rendement énergétique extérieur optimal est obtenu avec un absorbeur en silicium plus fin d’environ 101 μm.

De plus, la teneur en entropie du rayonnement terrestre est la plus favorable au silicium amorphe et la moins favorable à la technologie c-Si.

La limite d’efficacité des cellules solaires à simple jonction est révisée en tenant compte du contenu entropique de la lumière rayonnée thermiquement.

En d’autres termes, le rendement de conversion d’un dispositif photovoltaïque peut être obtenu par un équilibrage statistique des porteurs extraits avec les porteurs générés et recombinés ou par un argument thermodynamique faisant intervenir un bilan énergétique et entropique.

L’énergie de rayonnement entrant éclairant une cellule solaire est transformée en courant électrique.

La prise en compte de l’entropie de la lumière solaire entrante est importante pour la conception des dispositifs photovoltaïques, l’optimisation de l’inclinaison des modules PV et les normes électriques des systèmes PV.

L’efficacité de conversion maximale des dispositifs photovoltaïques a toujours attiré l’attention des chercheurs. Des trackers fixes, à un ou deux axes sont utilisés pour suivre la direction du soleil.

La puissance de sortie est une fonction du produit de la tension et du courant. Les circuits électroniques sont également utilisés pour transformer l’énergie du soleil en courant électrique.

La puissance fournie par les panneaux solaires est le résultat de l’ensoleillement, de la température et de la tension du panneau.

La puissance peut être maximisée en faisant varier la tension ou le courant. Les efficacités maximales du système de séparation du spectre peuvent être encore améliorées lorsque le rapport de surface est optimisé.

Le système de division du spectre peut récolter plus efficacement le spectre solaire complet que la cellule photovoltaïque unique.

Les efficacités maximales du système de séparation du spectre sont calculées pour des facteurs de concentration solaire donnés.

La production d’énergie du générateur photovoltaïque s’est améliorée jusqu’à 57 % pendant l’équinoxe d’automne en utilisant des miroirs réfléchissants de suivi placés à l’avant et à l’arrière à un angle optimal.

Des miroirs réfléchissants peuvent être utilisés pour augmenter la production d’énergie des deux côtés des modules PV bifaciaux montés verticalement.

L’amélioration de la production d’électricité pour une année complète peut être calculée à l’aide de l’outil de simulation PVsyst.

L’irradiance est un paramètre essentiel pour la production d’énergie des modules PV.

Le photovoltaïque solaire bifacial utilise l’absorption de la lumière des deux côtés des modules PV pour améliorer la puissance de sortie.

L’énergie solaire est transformée en courant électrique grâce à l’utilisation de l’énergie solaire photovoltaïque.

Quels sont les composants d’un système photovoltaïque ?

Les systèmes photovoltaïques sont un excellent exemple de technologie d’énergie renouvelable, offrant un moyen propre et durable de produire de l’électricité.

Les systèmes photovoltaïques sont composés de modules photovoltaïques, qui sont connectés dans une configuration série-parallèle pour générer la puissance requise.

Les modules sont connectés à un onduleur qui transforme le courant continu (DC) en courant alternatif (AC).

Le courant alternatif peut ensuite être connecté au réseau ou, dans un système autonome, à un système de stockage sur batterie.

L’onduleur a également une deuxième fonction, qui est de puiser l’énergie du réseau vers son stockage de batterie ou d’alimenter le réseau en énergie depuis le stockage de batterie.

Les quatre concepts de systèmes photovoltaïques sont CentralInverter, StringInverter, ModuleIntegratedInverter et PowerOptimizer.

Le concept CentralInverter utilise un onduleur pour l’ensemble du système, tandis que le concept StringInverter nécessite que chaque chaîne ait son propre onduleur.

Le concept ModuleIntegratedInverter installe un onduleur sur chaque module PV, et le concept PowerOptimizer utilise un optimiseur de puissance pour chaque module PV.

L’optimiseur de puissance est un transformateur DC/DC qui permet à chaque module de fonctionner à sa puissance maximale.

De plus, un compteur d’énergie est connecté au réseau. Les systèmes photovoltaïques ne nécessitent pas d’autres facteurs ayant un impact destructeur sur l’environnement, le bruit ou la pollution.

De plus, les systèmes thermiques photovoltaïques, qui comprennent des cellules solaires et des systèmes de chauffage solaire, produisent simultanément de l’électricité et de la chaleur de faible qualité.

Le composant chimique est une des propriétés d’une cellule photovoltaïque.

L’ontologie PV contient quatre classes pour décrire les composants générateurs, y compris un PowerInverter en tant que transformateur spécial et un SolarTracker en tant que dérivé d’un actionneur.