Le nucléaire contre tous ?? (14) : Le solaire photovoltaique

Espérant ne pas trop décourager mes lecteurs par l’ étude exhaustive de la physique de l énergie solaire, j’aborde aujourd’hui la 3 ème partie : le solaire photo voltaïque

L ’ « effet photovoltaïque » qu’est ce c est ? je vous le décris très schématiquement.

Tous les solides ne sont pas conducteurs du courant électrique ( lequel n’est qu’ une «  sorte de gaz d’électrons » qu’ on peut forcer à circuler  dans les métaux par exemple).Et il existe une catégorie de solides qui quoique isolants peuvent laisser passer les électrons sous certaines conditions. On les appelle des semi-conducteurs …..Pour que les électrons y circulent, il faut qu’ils aient été excités, c’est-à-dire transférés d’un état de faible énergie dans un état de forte énergie et certains photons peuvent créer cette excitation….. Comme leur mouvement est aléatoire on doit l’orienter «  par construction »  et ce n’est qu’alors que les photons  pourront   générer un courant électrique…… La base de ce mécanisme  réside donc  dans  ce qu’on nomme une «  jonction pn ». Il s’agit d’une sorte de sandwich ou une couche  du semi-conducteur reçoit un dopage par l’introduction de certaines impuretés  et qui est posée  sur une autre couche  dopée différemment. L’énergie apportée par les photons incidents  va permettre d’arracher les électrons surnuméraires de la zone N pour combler les trous de la zone P. Ceci va créer un flux d’électrons sous forme de courant continu …… voir ma photo

Malheureusement le cadre de production des réseaux a été orienté historiquement par NIKOLA TESLA  contre EDISON vers l’utilisation du courant alternatif ; Un «  onduleur » placé sur ce circuit peut transformer ensuite le courant continu produit en courant alternatif et l’injecter sur le réseau ou bien le consommer sur place ou encore le stocker sur batteries

Dans un semi-conducteur extra pur, il n'y a aucun atome dopant. Tous les électrons présents dans la bande de conduction proviennent donc de la bande de valence. Il y a donc autant d'électrons que de trous.Par exemple, pour le silicium à la température de 300 K,il ya 1 ,45 .10^10 electrons disponibles par cm cube

Vous allez encore m’accuser de vous rabâcher toujours les mêmes choses : mais sans ASSEZ   de tous ces  bons photons solaires , inutile de chercher à faire du photo voltaïque …….  Par ailleurs la recherche du semi-conducteur optimal  et des modes de dopages va dépendre des usages que l’on destine pour l’utilisation de ce mode d’énergie ….. Je vous parlerai plus loin des  derniers développements  technologiques ….. mais restant sur un plan scientifique, sachez que les physiciens ne manquent pas d’imagination  et par exemple peuvent concentrer les photons reçus ou rechercher les meilleures formes de surfaces collectrices de la lumière  et aller même jusqu’ à transformer le spectre lumineux reçu pour l’optimiser (c’est le principe des matériaux optiques à up-conversion ou down conversion )….N ‘exagerez pas trop toutefois vos espoirs dans cette direction en pensant transformer les photons de votre clair de pleine lune  en super calorifère pour votre maison….. car n’ oubliez pas que son sol est très sombre : la Lune absorbe 92,7 % de la lumière qu’elle reçoit du Soleil. Son albédo n’est que de 0,073 ce qui est vraiment très faible !!!

A suivre