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Photovoltaïque
Modules solaires, onduleurs et courant alternatif. Découvrez les principaux éléments d’une installation photovoltaïque.
Fonctionnement des panneaux photovoltaïques
L’énergie solaire photovoltaïque (à distinguer de l’énergie solaire thermique) provient de la conversion du rayonnement solaire en électricité.
Une installation photovoltaïque est composée de deux éléments principaux : les panneaux solaires et l’onduleur.
Un panneau solaire photovoltaïque (ou ‘module’ solaire photovoltaïque) est un dispositif énergétique mesurant en moyenne 1m70 de hauteur sur 1m de largeur. Il est constitué d’un ensemble de cellules photovoltaïques reliées entre elles électriquement. Ces cellules sont composées d’un matériaux semi-conducteur (généralement du silicium) et ont la propriété de produire du courant électrique lorsqu’elles sont exposées à la lumière. En effet, lorsque les photons de la lumière du soleil rentrent en contact avec ces matériaux particuliers, ils transmettent leur énergie aux électrons des semi-conducteurs qui génèrent alors une tension électrique.
Les panneaux solaires produisent ce qu’on appelle un courant continu qui doit impérativement être transformé en courant alternatif afin d’être utilisé au sein de votre logement ou bien injecté sur le réseau public de distribution d’électricité. C’est le rôle de l’onduleur, élément essentiel au fonctionnement d’une centrale solaire.
Les panneaux solaires photovoltaïques permettent de convertir l’énergie solaire (la lumière) en électricité en exploitant l’effet photoélectrique (ou EPE). Celui-ci désigne le phénomène par lequel un ou plusieurs électrons acquièrent une certaine énergie cinétique sous l’influence d’une onde électromagnétique (photons) et quittent le champ électrique auquel ils appartenaient (autour du noyau de leur atome).
Une cellule photovoltaïque est en effet composée de deux couches de silicium, l’une présentant un excès d’électrons et l’autre un déficit d’électrons. Ces deux parties sont dites « dopées ». Le dopage des cristaux de silicium consiste à leur ajouter d’autres atomes pour améliorer la conductivité du matériau.
Un atome de silicium compte 4 électrons périphériques. L’une des couches de la cellule est dopée avec des atomes de phosphore qui, eux, comptent 5 électrons (soit 1 de plus que le silicium). On parle alors de dopage de type n comme négatif, car les électrons (de charge négative) sont excédentaires. L’autre couche est dopée avec des atomes de bore qui ont 3 électrons (soit 1 de moins que le silicium). On parle alors de dopage de type p comme positif, car les électrons (de charge négative) sont déficitaires.
Lorsque la lumière du soleil frappe les cellules photovoltaïques, ses photons sont absorbés par le matériau semi-conducteur qui constitue le panneau solaire et les électrons en excès dans le matériau n diffusent dans le matériau p. Ce déplacement d’électrons n’est autre que de l’électricité.
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