Une cellule solaire est un dispositif qui convertit la lumière en énergie par un phénomène appelé l'effet photoélectrique. Découvert au 19ème siècle, les cellules solaires ont subi de grands progrès dans le 20e siècle en matière d'efficacité et de capacité. Les progrès technologiques associés à des cellules solaires ont conduit à une augmentation des demandes, en particulier en tant que méthode d'énergie alternative.
Histoire ancienne
Dans une expérience 1839, le physicien français Antoine-César Becquerel placé une électrode dans une solution d'électrolyte et a découvert que la lumière frappant l'électrode conduit à la présence de tension. Ce phénomène est venu pour être connu comme l'effet photoélectrique, la méthode par laquelle les cellules solaires convertissent la lumière en énergie.
Les premières cellules solaires à base d'utiliser cet événement nouvellement découvert, cependant, ne serait pas apparaître jusqu'à un demi-siècle plus tard, grâce au travail de l'inventeur Charles Fritts. Les premiers modèles, qui utilisaient le sélénium et une fine couche d'or comme les semi-conducteurs, étaient incroyablement inefficace, seulement capable de convertir un petit pourcentage de la lumière du soleil en énergie.
Modèles de travail
Le 20ème siècle a apporté des progrès supplémentaires dans la technologie de cellule solaire, quand il a commencé à être utilisé dans les composants sensibles à la lumière tels que les photomètres dans les appareils photographiques. Les cellules solaires à l'heure avaient encore une efficacité limitée, et généralement utilisés cuivre et d'oxyde de cuivre comme les semi-conducteurs.
En 1941, Russel Ohl a créé la cellule solaire en silicium, qui utilise du silicium comme semi-conducteur. Le silicium cellule solaire a été améliorée en 1954 lorsque Bell Laboratories a obtenu un taux de conversion de 6 pour cent de la lumière du soleil en énergie. Au cours des décennies suivantes, l'efficacité des cellules solaires a continué d'augmenter; en 1989, les cellules solaires à concentration ont été produites qui a utilisé des lentilles pour concentrer la lumière du soleil sur les dispositifs.
Fonction
Une cellule solaire utilise un semi-conducteur, comme le silicium, qui est manipulé pour créer un champ électrique de sorte que lorsque la lumière frappe le semi-conducteur de ses atomes sont excités. Les conducteurs électriques des deux côtés positifs et négatifs du semi-conducteur (formant un circuit d'énergie), prennent les électrons pour créer un courant électrique. Souvent, plusieurs cellules sont connectées les unes aux autres pour former un module, et plusieurs modules peuvent être connectés pour former une matrice. Plus d'une structure de cellule solaire est faible, plus l'énergie peut être convertie.
Les usages
L'utilisation la plus évidente et généralisée des cellules solaires est de produire une autre forme d'énergie, qui a des applications industrielles, commerciales et domestiques.
Parce qu'ils manquent de la nécessité pour l'entretien, les cellules solaires sont souvent utilisés dans les régions éloignées: sur les autoroutes, les panneaux solaires sont utilisés pour la sécurité électrique en bordure de route et de l'équipement d'urgence comme des boîtes d'appel ou de signes qui nécessitent normalement un générateur ou d'une ligne d'alimentation pour travailler allumés. Les cellules solaires peuvent également être utilisés pour alimenter des objets éloignés tels que des bouées ou des lumières sur des structures élevées utilisées pour signaler les aéronefs.
structures longues ou difficiles à atteindre, comme les pipelines et les ponts utilisent des cellules solaires pour alimenter leurs systèmes de surveillance qui prouvent le contraire difficile à la police.
Comme une alternative à l'utilisation des lignes électriques pour atteindre un répéteur de communications au sommet d'une montagne, les entreprises de télécommunications utilisent des panneaux solaires pour alimenter les appareils pour envoyer des signaux de communication.
Les consommateurs peuvent trouver des cellules solaires dans les petits appareils comme les calculatrices. Dans les véhicules comme les véhicules récréatifs et les bateaux, les panneaux solaires peuvent alimenter de petits appareils et de réduire la dépendance du véhicule sur un générateur électrique. Maisons peuvent être équipés de panneaux solaires pour fournir de l'énergie et aider à réduire les factures de services publics et de diminuer la dépendance sur les réseaux électriques.
Avantages et inconvénients
Alors que de nombreuses sources d'énergie, comme le pétrole et l'énergie nucléaire, sont limitées dans les risques de quantité ou considérés comme polluants ou de sécurité, l'énergie solaire est facilement disponible et propre. Les cellules solaires ne nécessitent aucun entretien, alors que d'autres sources d'énergie naturelles comme le vent et l'eau ont besoin d'un générateur - qui doit être maintenu - pour convertir le mouvement d'une turbine en énergie. En outre, l'énergie solaire n'a pas besoin d'une centrale électrique pour la traiter. Au contraire, les cellules solaires sont placées directement sur le site qui va utiliser le pouvoir.
L'inconvénient le plus évident pour les cellules solaires est que les appareils ne peuvent produire de l'énergie en présence de la lumière solaire. Cette dépendance est non seulement affectée par la nuit, mais aussi par des interférences tels que les nuages, la pollution et les obstacles physiques comme les arbres et les bâtiments. (L'énergie solaire peut être stocké temporairement par des batteries.)
Les panneaux solaires sont très coûteux à installer, et nécessitent un grand espace pour recueillir efficacement la lumière du soleil pour alimenter un bâtiment. Cependant, de nouvelles avancées dans la technologie des cellules solaires peuvent aider à alléger le coût des dispositifs.