Énergie solaire photovoltaïqueL'énergie solaire photovoltaïque (ou énergie photovoltaïque ou EPV) est une énergie électrique produite à partir du rayonnement solaire grâce à des capteurs ou à des centrales solaires photovoltaïques. C'est une énergie renouvelable, car le Soleil est considéré comme une source inépuisable à l'échelle du temps humain. En fin de vie, un panneau photovoltaïque produit de 19 à l'énergie nécessaire à sa fabrication et à son recyclage.
Photovoltaic systemA photovoltaic system, also PV system or solar power system, is an electric power system designed to supply usable solar power by means of photovoltaics. It consists of an arrangement of several components, including solar panels to absorb and convert sunlight into electricity, a solar inverter to convert the output from direct to alternating current, as well as mounting, cabling, and other electrical accessories to set up a working system. It may also use a solar tracking system to improve the system's overall performance and include an integrated battery.
Chronologie de l'énergie solaire photovoltaïqueLe développement de l'énergie solaire photovoltaïque connaît une croissance exponentielle depuis plus de 20 ans à l’échelle mondiale. À partir des années 1990, l'énergie solaire photovoltaïque a évolué d'un simple marché de niche vers une source de production d'électricité à échelle industrielle. Durant sa phase initiale de développement, l'énergie des panneaux photovoltaïques, reconnue en tant que source d'énergie renouvelable prometteuse a bénéficié de subventions, notamment sous la forme de tarif de rachat, afin d'attirer les investissements.
Installation photovoltaïque intégrée au bâtithumb|Habitations avec des panneaux solaires intégrés au bâti à Fribourg-en-Brisgau. Les installations photovoltaïques intégrées au bâti sont des installations photovoltaïques se substituant aux éléments de construction traditionnels des maisons et immeubles. La filière est souvent désignée par son acronyme anglais BIPV (). L’intégration du photovoltaïque au bâti apparait dans les années 1980 aux États-Unis, ces systèmes installés sur des bâtiments connectés au réseau ne sont pas montés en surimposition mais intégrés esthétiquement car le photovoltaïque arrive en ville et ne se limite plus au site isolé.
Panneau photovoltaïque à concentrationUn panneau photovoltaïque à concentration, parfois simplement dénommé « panneau à concentration » est un module solaire photovoltaïque composé d'une série de dispositifs optiques de concentration de la lumière (lentilles ou miroirs) sur des cellules photovoltaïques (qui doivent être refroidies si le taux de concentration est élevé). Le composant le plus cher d'un module est - de loin - la cellule photovoltaïque.
Crystalline siliconCrystalline silicon or (c-Si) Is the crystalline forms of silicon, either polycrystalline silicon (poly-Si, consisting of small crystals), or monocrystalline silicon (mono-Si, a continuous crystal). Crystalline silicon is the dominant semiconducting material used in photovoltaic technology for the production of solar cells. These cells are assembled into solar panels as part of a photovoltaic system to generate solar power from sunlight. In electronics, crystalline silicon is typically the monocrystalline form of silicon, and is used for producing microchips.
Third-generation photovoltaic cellThird-generation photovoltaic cells are solar cells that are potentially able to overcome the Shockley–Queisser limit of 31–41% power efficiency for single bandgap solar cells. This includes a range of alternatives to cells made of semiconducting p-n junctions ("first generation") and thin film cells ("second generation"). Common third-generation systems include multi-layer ("tandem") cells made of amorphous silicon or gallium arsenide, while more theoretical developments include frequency conversion, (i.e.
Monocrystalline siliconMonocrystalline silicon, more often called single-crystal silicon, in short mono c-Si or mono-Si, is the base material for silicon-based discrete components and integrated circuits used in virtually all modern electronic equipment. Mono-Si also serves as a photovoltaic, light-absorbing material in the manufacture of solar cells. It consists of silicon in which the crystal lattice of the entire solid is continuous, unbroken to its edges, and free of any grain boundaries (i.e. a single crystal).
Effet photovoltaïqueL'effet photovoltaïque est un des effets photoélectriques. Il permet la production d'électricité à partir du rayonnement solaire et est mis en œuvre en particulier dans les cellules photovoltaïques. Ce phénomène physique a été découvert par le physicien français Edmond Becquerel. Lorsqu'un photon d'énergie suffisante frappe la zone de transition d’une cellule photovoltaïque composée de matériau semi-conducteur, typiquement de deux couches de silicium dopées différemment (N et P), il arrache un électron à l'atome de silicium en y laissant un trou.
Centrale solaire photovoltaïquethumb|Le Nellis Solar Power Plant comprend solaires PV sur (). Une centrale solaire photovoltaïque est un dispositif technique de production d'électricité renouvelable par des capteurs solaires photovoltaïques reliés entre eux (en série et en parallèle) et raccordé au réseau électrique par des onduleurs. Les centrales solaires sont de plus en plus puissantes (plus de en 2012), contrairement aux systèmes solaires photovoltaïques autonomes destinés à l'alimentation en électricité de bâtiments ou d'installations isolées (autoconsommation) dont la puissance dépasse rarement .
Cellule photovoltaïqueUne cellule photovoltaïque, ou cellule solaire, est un composant électronique qui, exposé à la lumière, produit de l’électricité grâce à l’effet photovoltaïque. La puissance électrique obtenue est proportionnelle à la puissance lumineuse incidente et elle dépend du rendement de la cellule. Celle-ci délivre une tension continue et un courant la traverse dès qu'elle est connectée à une charge électrique (en général un onduleur, parfois une simple batterie électrique).
Panneau photovoltaïque thermiqueUn panneau photovoltaïque thermique (PV-T), ou panneau solaire hybride, ou encore panneau aérovoltaïque est un dispositif conçu à la fois pour produire de l'électricité photovoltaïque et pour recueillir l'énergie thermique provenant du Soleil.
Semi-conducteurUn semi-conducteur est un matériau qui a les caractéristiques électriques d'un isolant, mais pour lequel la probabilité qu'un électron puisse contribuer à un courant électrique, quoique faible, est suffisamment importante. En d'autres termes, la conductivité électrique d'un semi-conducteur est intermédiaire entre celle des métaux et celle des isolants. Le comportement électrique des semi-conducteurs est généralement modélisé, en physique de l'état solide, à l'aide de la théorie des bandes d'énergie.
PhotoluminescenceLa photoluminescence (PL) est un processus par lequel une substance absorbe des photons puis ré-émet des photons. Dans le cas d'un semi-conducteur, le principe est d'exciter des électrons de la bande de valence avec un photon d'une énergie supérieure à l'énergie de gap du composé, de telle sorte qu'ils se retrouvent dans la bande de conduction. L'excitation fait donc passer les électrons vers un état d'énergie supérieure avant qu'ils ne reviennent vers un niveau énergétique plus bas avec émission d'un photon.
Film photovoltaïqueUn film photovoltaïque ou cellule solaire en couche mince ou encore couche mince photovoltaïque est une technologie de cellules photovoltaïques de deuxième génération, consistant à l'incorporation d'une ou plusieurs couches minces (ou TF pour ) de matériau photovoltaïque sur un substrat, tel que du verre, du plastique ou du métal. Les couches minces photovoltaïques commercialisées actuellement utilisent plusieurs matières, notamment le tellurure de cadmium (de formule CdTe), le diséléniure de cuivre-indium-gallium (CIGS) et le silicium amorphe (a-Si, TF-Si).
Production d'électricitéLa production d'électricité est essentiellement un secteur industriel qui approvisionne en énergie électrique les fournisseurs d'électricité. Ceux-ci la livrent ensuite aux consommateurs en utilisant les réseaux de transport et de distribution. La production d'électricité est réalisée depuis la fin du dans des centrales électriques.
Dopage (semi-conducteur)Dans le domaine des semi-conducteurs, le dopage est l'action d'ajouter des impuretés en petites quantités à une substance pure afin de modifier ses propriétés de conductivité. Les propriétés des semi-conducteurs sont en grande partie régies par la quantité de porteurs de charge qu'ils contiennent. Ces porteurs sont les électrons ou les trous. Le dopage d'un matériau consiste à introduire, dans sa matrice, des atomes d'un autre matériau. Ces atomes vont se substituer à certains atomes initiaux et ainsi introduire davantage d'électrons ou de trous.
Arséniure de gallium-indiumL'arséniure d'indium-gallium (InGaAs) (ou arséniure de gallium-indium, GaInAs) est un alliage ternaire (composé chimique) d'arséniure d'indium (InAs) et d'arséniure de gallium (GaAs). L'indium et le gallium sont des éléments du (groupe III) du tableau périodique tandis que l'arsenic est un élément du (groupe V). Les alliages de ces éléments chimiques sont appelés composés "III-V". InGaAs a des propriétés intermédiaires entre celles de GaAs et de InAs. InGaAs est un semi-conducteur à température ambiante avec des applications en électronique et en photonique.
Composant semi-conducteurvignette|Aperçu de quelques dispositifs semi-conducteurs encapsulés Un composant semi-conducteur est un composant électronique dont le fonctionnement repose sur les propriétés électroniques d'un matériau semi-conducteur (principalement le silicium, le germanium et l'arséniure de gallium, ainsi que des semi-conducteurs organiques). Sa conductivité se situe entre les conducteurs et les isolants. Les composants semi-conducteurs ont remplacé les tubes à vide dans la plupart des applications.
Silicium amorpheLe silicium amorphe, généralement abrégé a-Si, est la variété allotropique non cristallisée du silicium, c’est-à-dire dans lequel les atomes sont désordonnés et ne sont pas rangés de façon régulière définissant une structure cristalline. Le silicium amorphe peut être déposé en couches minces à basse température sur un grand nombre de substrats, permettant d'envisager une grande variété d'applications microélectroniques. Ce matériau semi-conducteur est couramment utilisé pour réaliser certains panneaux solaires photovoltaïques.
