Vous êtes-vous déjà demandé comment fonctionnent les panneaux solaires ?

Étudiant en sciences de la matière, j'ai fait comme d'autres le même constat : il est difficile de trouver sur Internet une explication correcte de comment ça marche.

L'explication que je propose est, je l'espère, simple et claire. Vous qui ne connaissez rien êtes avantagés par rapport aux spécialistes, parce qu'ils sont bloqués par des préjugés ;-) .

À quoi ressemble une cellule photovoltaïque ?


Une cellule photovoltaïque au silicium.

Un panneau (ou module) photovoltaïque est composé de plusieurs cellules.


Des panneaux photovoltaïques au silicium.
 

Parlons maintenant avec des schémas.

Le but d'une cellule photovoltaïque est de transformer un flux de lumière en un courant d'électrons, autrement dit, de l'électricité. On va chercher à détacher des électrons des atomes de l'intérieur de la cellule et les pousser jusqu'à un contact électrique qui sera la sortie.

Cette transformation de la lumière en électrons libres se fait par un phénomène appelé "effet photoélectrique" que l'on observe avec les matériaux semi-conducteurs.

Des particules de lumière arrivent sur le matériau et parfois, sont absorbées et libèrent un électron.

Les électrons sont désormais malléables, reste à les pousser jusqu'à la sortie de la cellule, et au circuit électrique, une partie pourra alors alimenter des appareils, une autre reviendra par l'entrée dans la cellule.

Comment mettre les électrons libres en mouvement ? C'est à ce niveau-là que les choses ne sont pas bien expliquées...

Pour rendre les choses plus simples, nous concevrons l'électricité comme un fluide.

Analogie hydraulique :

Voltage : dénivelé
Ampérage : débit
Quantité de fluide électrique : quantité d'eau

Le fonctionnement d'une cellule photovoltaïque se résume dans ce formalisme à ce schéma :



Une pluie inégale dûe à l'effet photoélectrique alimente le système en fluide électrique. L'inégalité de la pluie est recherchée, car c'est elle qui est le moteur du fluide électrique. Ce qui se passe est une diffusion permanente des électrons : trop serrés, il se poussent.
Le terme asymétrie est utilisé par les chercheurs pour parler de cette différence de concentration en fluide électronique.

Un petit peu de vocabulaire :

effet photovoltaïque = effet photoélectrique + diffusion des électrons.

Regardez le schéma attentivement. ll est très mécanique, fiez-vous à votre intuition. Allez-y, je suis sérieux.

Est-ce qu'il y a quelque chose que vous n'avez pas compris ? N'hésitez pas à poser des questions ou émettre des remarques ^_^ .

Notes :

¹ : En vérité, ce ne sont pas les électrons, mais une énergie qui voyage. Avec l'électricité, l'énergie se déplace à une vitesse proche de celle de la lumière, mais les électrons se déplacent beaucoup plus lentement...

[Mise à jour 2014/6/11 :  changement du titre vers Stocker l'électricité avec les STEP à relief artificiel]

Il est possible de stocker de l'énergie électrique avec ce que l'on appelle les Stations de Transfert d'Énergie par Pompage. En abrégé on dit STEP.


La STEP de l'île Okinawa.

Le principe consiste à utiliser l'énergie électrique pour faire marcher une pompe, la pompe fait monter de l'eau dans un bassin. Quand on veut récupérer cette énergie, on laisse chuter l'eau depuis le bassin via un canal... quelque chose qui marche, ça active une turbine puis un générateur, et ça produit de l'électricité.
Rendement total : de 70 % à 85 %¹.


Un canal à travers la terre.

Il ne faut pas oublier qu'aujourd'hui, on sait fabriquer des surfaces imperméables, c'est même bien utile quand on est dehors un jour de pluie (blouson).

Il ne faut pas oublier que même si nous humains ne sommes pas des taupes, nous savons creuser, parfois de façon brillante, je pense au tunnel sous la Manche qui est quand même vachement pratique.

Tout cela pour dire qu'en creusant, on peut trouver 50 m, 100 m de dénivelé, plus l'eau chute de haut et plus on a une STEP qui fonctionne.

Et si on faisait cela ?
Et si en creusant, on trouvait bassin en haut, bassin en bas, la chute d'eau souterraine ?
Et si on stockait l'électricité comme ça ?

Sur notre planète, l'énergie qui nous vient du Soleil représente sur un an 10 000 fois l'énergie que l'Homme utilise². Et si on faisait ça ? Puiser cette énergie, la stocker lorsqu'elle déborde, et prendre dans le stock lorsqu'elle vient à manquer.

Je vis l'énergétique par le rêve, et ce sentiment si beau, j'essaie de le partager ^_^ .

Notes :

¹ : Source : Les dossiers de La Recherche, Les énergies de demain, p 44. La vérité c'est que pour le minimum, d'autres disent 65 %.
² : Source : http://www.photovoltaique.info/Les-energies-solaires.html

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