Jamy Gourmaud nous explique le photovoltaïque, aujourd'hui et demain.
Summary
TLDRThis script explores the photovoltaic effect, discovered by Antoine Becquerel in 1839, which converts sunlight into electricity. It explains how solar panels, made primarily from silicon, function as semiconductors to generate electricity. The video discusses the installation process, the impact of weather on efficiency, and the economic and environmental benefits of solar power. It also touches on future advancements, including improved panel efficiency and innovative installation methods, emphasizing solar power's role in a sustainable energy mix.
Takeaways
- ☀️ The average time it takes for sunlight to reach Earth is 8 minutes and 20 seconds, providing us with life, heat, and the basis for solar energy.
- 🔬 The photovoltaic effect, which converts light into electricity, was discovered in 1839 by French physicist Antoine Becquerel.
- 🌐 Silicon, a material abundant on Earth, is the primary material used in solar panels due to its semiconductor properties.
- 🔋 Solar panels are made up of multiple layers, with phosphorus added to the top layer to create a negative charge and boron to the bottom layer to create a positive charge, mimicking a battery.
- 🏡 Solar panels can be installed on various types of buildings, from residential rooftops to agricultural and commercial structures.
- 💡 The installation process requires expertise in both electrical work and roofing to ensure the integrity of the building's insulation and waterproofing.
- 🌬️ Despite cloudy weather in some regions, like Germany, solar panels continue to produce electricity, demonstrating their resilience to varying weather conditions.
- 🔌 Once installed, solar panels connect to the electrical grid, allowing the homeowner to produce and sell electricity, contributing to a sustainable income.
- 🔄 The future of solar energy includes advancements in battery storage, allowing for the use of solar electricity even when the sun isn't shining.
- 📈 Research and development are focused on improving the efficiency of solar panels, with current technology converting about 15% of sunlight into electricity.
- 🌿 Solar photovoltaic energy is a sustainable and ecological solution that can be integrated into a diverse energy mix, including wind, hydro, geothermal, biomass, and natural gas.
Q & A
How long does it take for sunlight to reach Earth?
-It takes sunlight an average of 8 minutes and 20 seconds to reach Earth.
Who discovered the photovoltaic effect?
-The photovoltaic effect was discovered by French physicist Antoine Becquerel in 1839.
What material is commonly used in photovoltaic cells?
-Silicon, which is abundant on Earth and extracted from quartz, is commonly used in photovoltaic cells.
Why is silicon used in photovoltaic cells?
-Silicon is used because it is a semiconductor, which is essential for the production of electricity in photovoltaic cells.
What is doping in the context of photovoltaic cells?
-Doping is a process in which silicon is treated to create a surplus of electrons on one side and a deficit on the other, creating an electric potential.
How do photovoltaic panels produce electricity?
-When exposed to sunlight, the electrons in the silicon move and create a current by flowing from the negatively charged side (with a surplus of electrons) to the positively charged side (with a deficit of electrons).
What is the impact of cloudy weather on photovoltaic panels?
-Cloudy weather can reduce the efficiency of photovoltaic cells, but they continue to produce electricity, as demonstrated by Germany's extensive use of photovoltaic energy despite its often cloudy climate.
What is the process of installing photovoltaic panels?
-The installation process involves a solar assessment by a specialist, followed by the physical installation by electricians and roofers with dual skills, ensuring the integrity of the roof's insulation and waterproofing.
How is the electricity produced by photovoltaic panels connected to the grid?
-The electricity is converted from direct current to alternating current by an inverter and then connected to a meter that records the electricity produced before it is fed into the grid.
What are the potential future developments in photovoltaic technology mentioned in the script?
-Future developments include the use of new battery technologies for energy storage, improvements in panel efficiency, and innovative installation methods such as flexible and lightweight modules for different types of roofs.
What is the potential of photovoltaic energy in France?
-Covering 10% of rooftops with photovoltaic panels could produce 20% of the electricity consumed in France.
Outlines
🌞 Understanding Photovoltaic Panels
This paragraph introduces the concept of photovoltaic panels, explaining that sunlight takes about 8 minutes and 20 seconds to reach Earth, providing life and warmth. The photovoltaic effect, discovered by French physicist Antoine Becquerel in 1839, is the foundation of these panels. They are made primarily from silicon, a semi-conductor material abundant on Earth. The process of doping silicon creates an electric field, allowing electrons to move and generate current when exposed to light. The paragraph also touches on the future of solar energy, suggesting that photovoltaic panels are becoming more widespread and are a sustainable source of electricity.
🛠️ Installing Photovoltaic Panels
The second paragraph delves into the installation process of photovoltaic panels, which requires expertise in both electrical work and roofing to ensure the integrity of the roof is maintained. The installation starts with a solar assessment to determine the optimal size and positioning of the panels. The supports for the panels are made from thermoplastics used in aeronautics, designed to withstand various weather conditions. The panels are installed to ensure the roof remains watertight, and the process takes approximately one to two days. After installation, the panels are connected to an inverter, which converts the direct current to alternating current, and a meter to measure the electricity produced. The owner of the panels becomes a producer of electricity, contributing to environmental protection by generating renewable energy.
🚀 The Future of Photovoltaic Energy
The final paragraph discusses the future of photovoltaic energy, highlighting that the cost of electricity from the grid is expected to rise while the cost of photovoltaic electricity is likely to decrease. It suggests that by 2018-2020, the cost of photovoltaic electricity could be on par with grid electricity. The paragraph also mentions the development of new battery technologies that will allow for the storage of excess daytime electricity for use at night. Additionally, it covers ongoing research to improve the efficiency of photovoltaic panels, which currently convert only about 15% of sunlight into electricity. Innovations in panel installation, such as flexible and lightweight modules for different roof types and vertical facade installations, are also discussed. The paragraph concludes by emphasizing the ecological benefits of photovoltaic energy and its potential to contribute significantly to France's energy mix.
Mindmap
Keywords
💡Photovoltaic effect
💡Silicon
💡Doping
💡Electrical current
💡Solar panels
💡Energy production
💡Renewable energy
💡Efficiency
💡Heterojunction
💡Energy storage
💡Grid parity
Highlights
Light from the sun takes an average of 8 minutes and 20 seconds to reach Earth, providing life, heat, and electricity.
The photovoltaic effect, which converts light into electricity, was discovered by French physicist Antoine Becquerel in 1839.
The first photovoltaic cells were created a century and a half after the discovery of the photovoltaic effect.
Photovoltaic panels are now widespread and operate based on the material they are made of, primarily silicon.
Silicon is an abundant element on Earth, extracted from quartz, and is a semiconductor essential for electricity production.
When exposed to light, electrons in silicon move in all directions, but this does not create an electric current.
Doping silicon creates an electrical tension by inducing a surplus of electrons on one side and a deficit on the other.
Photovoltaic panels are made up of multiple layers, with phosphorus added to one layer to create a negative electrode and boron to another to create a positive electrode.
Connecting the electrodes with a conductor and exposing the panels to sunlight generates an electric current.
Photovoltaic panels produce electricity as long as the sun shines, making them an inexhaustible source of energy.
Even in cloudy conditions, photovoltaic cells continue to produce electricity, as demonstrated by Germany's extensive photovoltaic capacity.
Installing photovoltaic panels involves a solar assessment by a specialist to determine the optimal setup based on various factors.
The installation process requires skills from both electricians and roofers to ensure the integrity of the roof is maintained.
New technologies, such as supports made from thermoplastics used in aeronautics, are being used to withstand various climate conditions.
Photovoltaic panels produce direct current, which is converted to alternating current by an inverter before being fed into the grid.
Producing electricity with photovoltaic panels does not emit greenhouse gases, contributing to environmental protection.
The electricity produced can be used locally or fed into the grid, providing a supplementary income for the producer.
EDF buys the electricity produced by photovoltaic panels at a state-set price guaranteed for 20 years.
A photovoltaic installation of 24 square meters can produce an annual output of 2400 to 3756 kilowatt-hours, depending on the location.
The cost of electricity from the grid is expected to rise, while the cost of photovoltaic electricity is decreasing, with parity expected by 2018-2020.
New generation batteries are being developed to store excess daytime electricity production for use during the night.
Research and development are focusing on improving the efficiency of photovoltaic panels, which currently convert about 15% of light energy into electricity.
Innovations such as heterojunction technology are being explored to increase the efficiency of photovoltaic panels.
Flexible and lightweight modules are being developed for installation on various types of roofs, including those with low slope or metal roofs.
Photovoltaic panels can also be installed vertically on building facades, providing thermal and acoustic insulation.
Photovoltaic solar energy is an ecological solution for today and tomorrow, complementing other renewable energy sources.
Covering just 10% of roofs in France with photovoltaic panels could produce 20% of the country's electricity consumption.
Transcripts
huit minutes et 20 secondes c'est le
temps en moyenne que met la lumière du
soleil pour arriver jusqu'à la terre
vient nous offrir la vie la chaleur est
depuis peu l'électricité en effet le
phénomène de transformation de la
lumière en électricité ce que l'on
appelle l'effet photovoltaïque n'a été
découvert qu'en 1839 par un physicien
français antoine becquerel les premières
cellules photovoltaïques ont vu le jour
un siècle et demi après aujourd'hui les
panneaux photovoltaïques fleurissent un
peu partout autour de nous alors comment
fonctionnent ces panneaux
comment les installe ton qui elle est
l'avenir de cette énergie voilà des
questions auxquelles nous allons
apporter toute la lumière du soleil
le fonctionnement des panneaux
photovoltaïques repose d'abord sur le
matériau dont ils sont constitués le
silicium c'est un élément que l'on
retrouve en abondance sur terre
puisqu'il est extrait de la silice font
plus vendable
le silicium à une propriété
indispensable à la production
d'électricité
c'est un semi conducteurs attention ce
n'est pas le seul matériau semi
conducteur qui existe sur terre mais
actuellement c'est celui qui a le plus
la cote oui ça va pour la peine d'en
rajouter non plus
revenons à la fameuse propriété du
silicium
comme toute la matière qui nous entoure
le silicium est constituée d'atomes and
atom c'est un noyau de particules autour
duquel gravitent des électrons des
charges négatives quand les panneaux
photovoltaïques sont exposés à la
lumière les électrons du silicium
s'agite dans tous les sens il passe d'un
atome à l'autre pourtant ça ne fait pas
un courant électrique un courant
électrique c'est une circulation
d'électrons dans un sens bien précis
pour obtenir ce courant on va doper le
silicium menon part comme ça le dopage
du silicium est une opération qui
consiste à obtenir d'un côté surplus
d'électrons et de l'autre un déficit
d'électro ont créé ce que l'on appelle
une tension électrique de cette manière
les électrons circulent toujours de la
borne négative qui possède un surplus
d'électrons un surplus de charges
négatives vers la borne positive qui
elle présente un déficit d'électro
finalement c'est ce qui se passe avec
une pile et c'est exactement ce que l'on
cherche à reproduire avec des panneaux
photovoltaïques ils sont constitués de
plusieurs couches sur la couche exposé à
la lumière on a ajouté du phosphore
autrement dit un matériau dont les
atomes possède davantage d'électrons que
ceux du silicium et sur la couche
inférieure on a ajouté du bord un
matériau dans les atomes cette fois
possède - d'électrons que ceux du
silicium en obtient donc une sorte de
piles avec d'un côté une borne négative
qui présente un surplus d'électro grâce
au phosphore et de l'autre une borne
positive qui présente un déficit
d'électrons grâce au bord il suffit
ensuite de relier les deux bornes avec
un fil conducteur de placer sur ce fil
en poule par exemple et dès que le
soleil vient frapper les panneaux les
électrons du silicium se mettent à
circuler en alimentant au passage lent
poule on obtient un courant électrique
l'avantagé c'est que c'est inépuisable
dès que le soleil brille les panneaux
photovoltaïques se met à produire du
courant électrique
vous l'avez compris avec les panneaux
photovoltaïques ce n'est pas la chaleur
du soleil que l'on recherche mais son
rayonnement voilà pourquoi le
photovoltaïque est une solution
parfaitement adaptée quel que soit
l'endroit où l'on habite en france
certes la couverture nuageuse va
diminuer le rendement des cellules
photovoltaïques
mais malgré la présence des nuages elles
vont continuer à produire de
l'électricité
la preuve c'est en allemagne qui à ce
jour possède le plus grand parc
photovoltaïque en europe que l'on
produit le plus d'électricité d'origine
photovoltaïque
or entre nous l'allemagne n'est pas
spécialement réputé pour sa météo
ensoleillée bref vous l'avez compris le
photovoltaïque ça marche
quand on installe des panneaux
photovoltaïques ont fait avec le
bâtiment un petit peu comme on fait avec
un patient on commence par un bilan un
bilan solaire il est confié à un
spécialiste un conseiller comme on dit
dans le jargon en fonction de la
localisation géographique du niveau
d'ensoleillement de la superficie de la
toiture de son orientation son
inclinaison de l'ombre qu'elle subit le
conseiller va dimensionné l'installation
photovoltaïque
à l'issue de cette étude il fournit
également une estimation des revenus
complémentaires qui sont liées à cette
production d'électricité on va
maintenant parler de l'installation en
elle-même elle nécessite plusieurs
compétences celle d'un électricien mais
pas seulement il faut aussi respecter
l'intégrité de la toiture veiller à ce
que les panneaux photovoltaïques ne
perturbe ni l'isolation ni l'étanchéité
c'est la raison pour laquelle on fait
appel à des artisans qui ont une double
compétence électricien et couvreurs on
va aller leur faire un petit coucou
alors les installateurs commence par
sécuriser le chantier
et préserver la maison on va aller faire
un petit tour là haut histoire aussi de
prendre le soleil
ah ouais sympa les gars l'a vu un
j'oubliais c'est pas de ce côté qu'il
faut regarder c'est par là pour le
moment on a donc installé la structure
qui est chargé d'accueillir les panneaux
photovoltaïques je sais ça ne nous fait
ni chaud ni froid si j'ose dire et
pourtant c'est très innovant ces
supports sont fabriqués à partir d'un
thermoplastiques qui est utilisé en
aéronautique cette nouvelle technologie
permet de résister à toutes les
conditions climatiques le vent la pluie
et le sel c'est important quand on
habite au bord de la mer et puis quand
vous pouvez le constater ces supports
permettent de garder les panneaux
indépendants les uns des autres c'est
mieux si au fil du temps il faut en
changer voilà on a posé les câbles il ne
reste plus maintenant qu'à installer ces
fameux panneaux photovoltaïques
il n'y a pas un seul nuage menaçant à
l'horizon mais je peux vous assurer que
la toiture est aussi étanche qu'au
départ grâce aux panneaux
photovoltaïques qui sont désormais
installés et qui sont parfaitement
étanche et grâce aussi à la structure
sur laquelle ils sont posés qui elle
aussi est parfaitement étanche
au final il faut compter une à deux
journées pour installer les panneaux
ensuite il ne reste plus qu à raccorder
des panneaux au réseau électrique
ces panneaux photovoltaïques fournis
c'est un courant continu qui arrivent
ici
ce courant continu et transformé grâce à
un onduleur en courant alternatif lequel
onduleurs et lui même relié à un
compteur qui va comptabiliser
l'électricité produite avant qu'elle
soit injecté sur le réseau
vous voilà donc devenu producteur
d'électricité ont même titre qu'un
producteur classique et attention
l'électricité que vous produisez
n'engendre aucune émission de gaz à
effet de serre dans l'atmosphère de
cette manière vous participez donc à la
protection de l'environnement en effet
vous produisez de l'électricité verte à
partir d'une énergie renouvelable et
l'électricité que vous produisez peut
être utilisée localement soit par vous
même soit en l'injectant sur le réseau
ce qui va permettre à tous les
consommateurs d'en profiter que ce soit
vous ou un autre une école un commerce
une entreprise et tout cela en vous
assurant un revenu complémentaire qui
lui aussi est durable en effet edf
rachète l'électricité que vous produisez
un prix fixé par l'état est garanti pour
20 ans tenez à titre indicatif une
centrale photovoltaïque comme celle-ci
24 carré peut assurer une production
annuelle de 2400 kilowattheure si elle
est installée dans le pas de calais et
jusqu à 3756 comme ici elle est
installée dans le var ça vaut le coup
non
voilà on vient de voir comment
fonctionnent les centrales
photovoltaïques aujourd'hui en france et
demain bien demain les choses vont
évoluer en effet on le sait le coût de
l'électricité produite sur le réseau va
augmenter alors qu à l inverse le trou
de l'électricité photovoltaïque à lui
tendance à double selon les experts la
parité entre le kilowattheure
photovoltaïque et le kilowattheure
produit sur le réseau devrait être
atteinte à l'horizon 2018 2020 voire
2015 pour les plus optimistes
et alors me direz vous qu'est ce que ça
va changer
eh bien à partir de ce moment là les
propriétaires de centrales
photovoltaïques pourront consommer
directement l'électricité qu'ils
produisent bon je sais ce que vous allez
me dire on consomme de l'électricité
plus tôt en soirée et quand on rentre du
travail or ces piles le moment où le
soleil est couché eh bien ça ne poserait
plus de problème en effet l'électricité
produite dans la journée sera stockée
dans des batteries de nouvelle
génération qui sont en train d'arriver
sur le marché le soir on voit rentrer
chez vous eh bien vous pourrez utiliser
l'électricité produite dans la journée
pour éclairer la maison à la télévision
faire tourner les machines etc et au
passage rien ne vous empêchera de
revendre le surplus d'électricité que
vous aurez de produits et que vous
n'aurez pas consommer
si maintenant on jette un oeil du côté
de la recherche et du développement
on constate que là aussi les choses
avancent à l'heure actuelle le rendement
des panneaux photovoltaïques est de
l'ordre de 15% ça veut dire qu'une
grande partie de l'énergie lumineuse qui
arrive sur les panneaux est perdu enfin
perdu transformée en chaleur ou bien
réfléchi au final donc seuls 15 % de
l'énergie lumineuse sont converti en
électricité et bien les scientifiques
cherchent justement à améliorer ses
rendements en travaillant sur de
nombreux paramètres comme l'amélioration
de la couche anti reflets ou encore le
fameux dopage du silicium
tenait jusqu'à présent on l'a vu les
panneaux solaires sont constitués de
deux couches identique de silicium mais
qui ont été dopés de manière opposée
l'objectif étant d'obtenir deux bornes
l'une positive l'autre négative cette
technique s'appelle lobo jonction et
bien aujourd'hui des ingénieurs de
photowatt filiale d'edf renner travaille
avec des chercheurs du cea sur une
nouvelle technique de dopage cette
technique consiste à utiliser deux
couches de silicium de nature différente
bien sûr continuer à les dopés de
manière opposée mais en utilisant ces
deux couches de nature différente ce
qu'on appelle lé hétérojonction on
augmente significativement le rendement
des panneaux photovoltaïques
et puis ce n'est pas tout il y a
également des innovations dans la
manière d'installer les panneaux
photovoltaïques il faut savoir que les
particuliers ne sont pas les seuls à
produire de l'électricité verte des
panneaux sont aussi installés sur les
bâtiments agricoles sur les toits des
entreprises ou encore des collectivités
locales or il faut pouvoir s'adapter à
tous les types de toitures ainsi
aujourd'hui sur les bâtiments d'élevage
qui ont une faible pente ou sur les
toits en tôle on a la possibilité
d'installer des modules souples et ultra
léger en ville on peut aussi installer
des panneaux sur les façades d'immeubles
à la verticale dans ce cas il joue
également le rôle d'isolant thermique et
phonique
bref vous l'avez compris le solaire
photovoltaïque est une solution
écologique pour aujourd'hui et aussi
pour demain il a donc toute sa place
dans un bouquet énergétique à côté de
l'éolien l'hydraulique la géothermie
profonde la biomasse le gaz naturel et
aussi l'énergie nucléaire juste pour
vous donner une petite idée du potentiel
photovoltaïque en france il suffirait de
couvrir 10% des toits pour produire 20%
de l'électricité que nous consommons
ça laisse rêveur
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