TES. Produire de l'électricité avec une cellule photovoltaïque (2ème partie) - (le cours)

Summary

Ce script explique comment les panneaux solaires en silicium convertissent l'énergie lumineuse en énergie électrique, en détaillant le processus de conversion de l'énergie lumineuse en énergie électrique et la manière dont le rendement reste faible, généralement autour de 18 %. L'optimisation de cette conversion passe par l'utilisation d'un régulateur de charge pour ajuster la résistance de charge, maximisant ainsi la production d'énergie électrique. À l'aide de courbes d'ensoleillement spécifiques, on peut déterminer la meilleure combinaison de tension et d'intensité pour maximiser la puissance générée par le panneau solaire, réduisant ainsi les pertes énergétiques.

Takeaways

• 😀 Le silicium est un matériau de choix pour convertir l'énergie lumineuse en énergie électrique grâce à son faible gap d'énergie.
• 😀 Le silicium absorbe principalement les rayonnements du soleil dans le spectre visible et le proche infrarouge.
• 😀 Le rendement de conversion des cellules photovoltaïques en silicium est souvent de 18 %, ce qui signifie que 82 % de l'énergie lumineuse est perdue.
• 😀 En prenant l'exemple d'un ensoleillement de 800 W/m² et d'une surface de panneau de 4,5 m², la puissance lumineuse reçue est de 3,6 kW.
• 😀 La puissance électrique produite par le panneau est de 0,65 kW, correspondant à 18 % de la puissance lumineuse reçue.
• 😀 Il est important d'optimiser l'installation pour que le panneau produise au maximum sa capacité de 0,65 kW.
• 😀 Un régulateur de charge est nécessaire pour maximiser la puissance électrique produite par le panneau.
• 😀 La relation entre la tension et l'intensité du courant est cruciale pour optimiser la production d'énergie du panneau solaire.
• 😀 Le régulateur de charge ajuste automatiquement la résistance de charge pour maximiser la puissance électrique en fonction de l'ensoleillement.
• 😀 Pour chaque niveau d'ensoleillement, il existe un point de maximisation de la puissance électrique, déterminé par une combinaison optimale de tension et d'intensité.

Q & A

Pourquoi le silicium est-il un matériau de choix pour la conversion de l'énergie lumineuse en énergie électrique ?

Le silicium est un bon matériau pour la conversion de l'énergie lumineuse en énergie électrique en raison de son faible gap énergétique, qui lui permet d'absorber efficacement la lumière dans le spectre visible et proche infrarouge, couvrant ainsi une large gamme d'énergie radiative du soleil.

Comment fonctionne le modèle des bandes d'énergie en physique quantique pour expliquer la conduction du silicium ?

Le modèle des bandes d'énergie explique que le silicium devient conducteur lorsque des photons de lumière fournissent suffisamment d'énergie pour exciter des électrons d'une bande de valence vers une bande de conduction. Le silicium possède un faible gap énergétique, ce qui permet cette transition.

Quel est le rendement de conversion typique d'une cellule photovoltaïque en silicium ?

Le rendement de conversion typique d'une cellule photovoltaïque en silicium est d'environ 18 %, ce qui signifie que seulement 18 % de l'énergie lumineuse reçue est convertie en énergie électrique utile.

Comment calcule-t-on la puissance lumineuse reçue par un panneau solaire ?

La puissance lumineuse reçue par un panneau solaire est calculée en multipliant l'ensoleillement (en watts par mètre carré) par la surface du panneau (en mètres carrés). Par exemple, un ensoleillement de 800 watts par mètre carré sur une surface de 4,5 m² donne une puissance lumineuse de 3600 watts (ou 3,6 kilowatts).

Quel est l'impact des caractéristiques de l'installation sur la production électrique d'un panneau solaire ?

Les caractéristiques de l'installation, telles que l'orientation, l'angle d'inclinaison et les obstacles, peuvent réduire la quantité de puissance électrique produite par le panneau. L'objectif est d'optimiser l'installation pour maximiser la production électrique.

Pourquoi est-il important d'optimiser la conversion d'énergie dans un panneau solaire ?

Optimiser la conversion d'énergie est crucial car le rendement de conversion des panneaux solaires est faible (environ 18 %). Toute perte supplémentaire réduit la production d'énergie utile, ce qui impacte l'efficacité globale de l'installation.

Quel rôle joue le régulateur de charge dans un système photovoltaïque ?

Le régulateur de charge sert à maximiser la puissance électrique produite par le panneau en ajustant la résistance de charge. Il régule la tension et l'intensité du courant pour assurer que la production d'énergie soit optimale, en fonction des variations de l'ensoleillement.

Comment le régulateur de charge maximise-t-il la puissance électrique produite par un panneau solaire ?

Le régulateur de charge ajuste la résistance de charge pour atteindre un point où la multiplication de la tension et de l'intensité du courant donne la puissance maximale. Chaque panneau solaire a une courbe d'intensité spécifique qui permet de déterminer la tension et l'intensité idéales pour maximiser la production.

Quelles sont les valeurs de tension et d'intensité optimales pour un panneau solaire sous un ensoleillement de 800 watts par mètre carré ?

Sous un ensoleillement de 800 watts par mètre carré, la tension optimale est de 130 volts et l'intensité du courant est de 18,5 ampères. Ces valeurs permettent de maximiser la puissance électrique produite par le panneau.

Pourquoi la résistance de charge doit-elle être réglée sur le régulateur de charge ?

La résistance de charge doit être réglée pour maximiser la puissance électrique produite par le panneau solaire. Cela permet d'optimiser l'efficacité de la conversion énergétique en ajustant la résistance en fonction de l'ensoleillement et des caractéristiques spécifiques du panneau.