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 circulerdans 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 photonspourront générer un courant électrique…… La base de ce mécanismeréside doncdansce qu’on nomme une « jonction pn ». Il s’agit d’une sorte de sandwich ou une couchedu semi-conducteur reçoit un dopage par l’introduction de certaines impuretéset qui est poséesur une autre couchedopée différemment. L’énergie apportée par les photons incidentsva 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 TESLAcontre 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 cesbons photons solaires , inutile de chercher à faire du photo voltaïque …….Par ailleurs la recherche du semi-conducteur optimalet 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 desderniers développementstechnologiques ….. mais restant sur un plan scientifique, sachez que les physiciens ne manquent pas d’imaginationet par exemple peuvent concentrer les photons reçus ou rechercher les meilleures formes de surfaces collectrices de la lumièreet 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 luneen 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