Tout d'abord, quels sont les avantages et les inconvénients des tuiles solaires ?
Avantages : aucun risque d’épuisement ; sûr et fiable, silencieux, sans émissions polluantes, totalement propre ; non limité par la répartition géographique des ressources, peut tirer parti des avantages des toits des bâtiments ; par exemple, dans les zones non électrifiées et les zones au relief complexe ; pas besoin de consommer de carburant ni de ligne de transport d’électricité pour produire de l’énergie sur place ; énergie de haute qualité ; facilement acceptée par l’utilisateur ; délai de construction et de production d’énergie courts.
Inconvénients : La production de panneaux solaires est caractérisée par une forte pollution et une consommation énergétique élevée, et la densité de distribution de l’énergie rayonnée est faible, ce qui implique l’occupation d’une vaste surface ; l’énergie obtenue dépend des conditions météorologiques (quatre saisons, jour et nuit, ciel nuageux ou ensoleillé) ; actuellement, le coût du générateur est élevé par rapport à la production d’énergie thermique ; le processus de fabrication des panneaux photovoltaïques n’est pas respectueux de l’environnement.
2. Pourquoi utiliser des modules photovoltaïques ?
Les matériaux photovoltaïques utilisent l'énergie solaire, ce qui permet d'économiser beaucoup d'énergie.
3. Quels sont les aspects applicatifs des modules de cellules solaires ?
Une cellule solaire est un dispositif spécial doté d'un revêtement semi-conducteur, capable de convertir la lumière du soleil qui frappe le panneau solaire en énergie électrique ; elle peut être considérée comme une petite source d'alimentation électrique spéciale.
L'utilisation des cellules solaires n'est plus une nouveauté. À l'étranger, on observe fréquemment des compétitions de voitures de sport alimentées par des cellules solaires. La vitesse et l'autonomie de certaines de ces voitures sont comparables à celles des motos légères.
L'utilisation de cellules solaires comme source d'énergie pour les aéronefs a également été testée à l'étranger, mais elle impose des contraintes importantes sur le poids de l'appareil. Il s'agit de modèles spécifiques, similaires aux aéronefs à propulsion humaine, dont l'utilisation à grande échelle reste limitée pour le moment.
Les cellules solaires sont également utilisées dans l'éclairage de stockage des bâtiments, mais leur coût est trop élevé, c'est pourquoi elles ne sont plus utilisées dans les zones densément peuplées bénéficiant de conditions favorables.
L'utilisation de cellules solaires en Chine est relativement rare. Il y a quelques années, un petit bateau de croisière amarré sur le lac de l'Ouest à Hangzhou était équipé d'un système de panneaux solaires sur son pont supérieur, capable d'alimenter des batteries et des moteurs par temps ensoleillé.
Un professeur de l'École d'aéronautique de Nanjing l'a également utilisée il y a deux ans, en ajoutant un toit au vélo et en utilisant des cellules solaires pour alimenter le moteur. Il s'agit peut-être du premier vélo électrique solaire de Chine.
En raison du coût élevé des cellules solaires, de la nécessité d'une grande surface et d'un bon ensoleillement pour leur application, et de la puissance insuffisante qu'elles produisent pour alimenter les véhicules, leurs applications pratiques dans ce domaine sont très limitées.
Compte tenu du coût élevé actuel des cellules solaires et de la nécessité de s'appuyer sur la lumière du soleil pour leur application, les applications pratiques doivent souvent être utilisées conjointement avec des batteries, et elles sont optimales dans des situations de faible courant.
Bien que les cellules solaires présentent peu d'espoir pour l'application énergétique aux machines motorisées, selon l'avis personnel de l'auteur, elles peuvent également être développées et appliquées dans de nombreuses situations particulières.
1. Utilisée comme alimentation de charge spéciale pour les stations météorologiques autonomes installées sur des îles ou en haute montagne, cette méthode, similaire à la communication par satellites artificiels, garantit une stabilité à long terme.
2. Utilisable comme chargeur spécial, il peut être fixé sur une radio à semi-conducteurs et utilisé pour écouter la radio en plein soleil. Cette solution est particulièrement pratique pour les régions pauvres et isolées, inaccessibles toute l'année.
3. Utilisé comme chargeur spécial, il suffit de le coller sur la machine KO ou le téléphone portable pour recharger lentement la batterie et prolonger considérablement sa durée de vie. Cette méthode est simple, comparable à l'utilisation d'une calculatrice.
4. Pour les montres ou les horloges murales qui n'utilisent qu'une seule pile pendant plusieurs mois, il est préférable de fixer un petit morceau de batterie solaire comme source d'alimentation de charge spéciale, afin d'éviter complètement le problème du changement de piles.
Les méthodes mentionnées ci-dessus ne sont pas difficiles, mais après des années d'attente, aucun produit de ce type n'est disponible. Modifier la radio elle-même est envisageable, mais les modifications plus fines sont plus complexes. Il est préférable d'espérer que le fabricant propose un produit sur le marché.
Le champ d'application des cellules solaires est très vaste.
Peut être divisé en les éléments suivants :
1. Énergie électrique : système de production d'énergie à haute puissance, système de production d'énergie domestique, etc.
2. Communication : alimentation sans fil, communication sans fil, etc.
3. Produits électroniques grand public : ordinateurs, montres, jouets électriques, radios, etc.
4. Transports : automobiles, navires, feux de circulation, éclairage routier, phares, etc.
5. Agriculture : pompes à eau, irrigation, etc.
6. Autres : vaccins réfrigérés, préparation de thé, électricité pour les écoles, etc.
Avec le développement rapide des technologies électroniques, les produits électroniques évoluent constamment. Parmi eux, les produits de communication et d'information sont devenus indispensables au quotidien, tels que les téléphones portables, les ordinateurs de poche et les assistants numériques personnels (PDA). Ces appareils nécessitent une alimentation électrique pour fonctionner. Nombreux sont ceux qui ont déjà connu la frustration de se retrouver avec un appareil inutilisable faute de batterie. Ce problème appartiendra bientôt au passé grâce aux vêtements solaires.
4. Classification et caractéristiques des modules photovoltaïques
Les modules photovoltaïques comprennent principalement des boîtiers de combinaison et des boîtiers de conversion AC-DC.
5. Quels sont les avantages du silicium monocristallin, du silicium polycristallin et des couches minces dans l'industrie photovoltaïque ?
Comparaison des performances des cellules photovoltaïques selon leur technologie : Cellule en silicium cristallin, Cellule à couches minces, Silicium monocristallin, Silicium polycristallin, Silicium amorphe, Cellule au tellurure de cadmium, Cellule au cuivre, à l’indium, au gallium et au sélénium (GaAs). Rendement de conversion photoélectrique : 16-17 %, 14-15 %, 6-7 %, 8-10 %, 10-11 %, 18-22 %. Rendement du module photovoltaïque : 13-15 %, 12-14 %, 6-7 %, 8-10 %, 10-11 %, 18-22 %. Surface de réception lumineuse (m²/kWc) : 7, 8, 15, 11, 10, 4. Consommation énergétique de fabrication : Élevée, Faible, Faible, Faible, Élevée. Coût de fabrication : Élevé, Élevé, Faible, Faible, Moyen, Moyen, Élevé. Abondance des ressources : Moyenne, Moyenne, Riche, Faible, Faible, Faible. Langhoff Institute (États-Unis), USSC Corporation (États-Unis), National Renewable Energy Laboratory (États-Unis), National Renewable Energy Laboratory (Japon, Allemagne). Les cellules en silicium cristallin, notamment les cellules en silicium monocristallin et polycristallin, sont faciles à obtenir dans la nature et leur technologie de fusion est simple. L'industrie chimique moderne et l'industrie électronique sont en parfaite adéquation, ce qui explique que la technologie photovoltaïque soit devenue dominante sur le marché actuel, représentant 90 % des parts de marché en 2007. La batterie en silicium monocristallin est actuellement la plus mature et la plus répandue. Cependant, en raison de sa forte consommation énergétique, le silicium polycristallin (rendement de conversion photoélectrique théorique d'environ 18 %) s'est progressivement imposé sur le marché depuis 1998. Les batteries à couches minces sont constituées de matériaux photosensibles très fins, fixés ou déposés sur des substrats bon marché en verre, en acier inoxydable ou en plastique. Leur coût technique est inférieur à celui du silicium cristallin, et leur rendement de conversion ne présente actuellement aucun avantage significatif. Toutefois, on s'attend à un développement rapide et à ce qu'elles deviennent un axe majeur du marché. Les cellules solaires à couches minces en silicium amorphe présentent un faible coût, une légèreté, un rendement de conversion élevé et une facilité de production en série, ce qui leur confère un fort potentiel. Cependant, la dégradation du rendement photoélectrique due à la nature du matériau limite leur stabilité et freine leurs applications pratiques. Si les problèmes de stabilité et de taux de conversion peuvent être résolus plus avant, la cellule solaire de grande taille en silicium amorphe sera sans aucun doute l'un des principaux produits de développement de la cellule solaire.
Date de publication : 22 septembre 2023