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Portuguese Principaux types de batteries solaires et leurs avantages
Table des matières
L'énergie solaire est appréciée car elle est inépuisable, toujours disponible et non polluante. De plus en plus de personnes choisissent l'énergie solaire, car c'est une énergie propre. Ce choix gagne en popularité à mesure que nous nous soucions de l'environnement.
Types de batteries solaires (panneaux photovoltaïques) :
1. Batterie solaire en silicium monocristallin:
Les batteries solaires en silicium monocristallin présentent une structure comprenant des électrodes frontales en peigne, un film antireflet, une couche de type N, une jonction PN, une couche de type P et une électrode arrière. Ces batteries solaires sont fabriquées à partir de tiges de silicium monocristallin de haute pureté. Ces tiges sont découpées et traitées par plusieurs techniques de semi-conducteurs pour former la jonction PN. Les lignes de grille sont ensuite réalisées par sérigraphie et l'électrode arrière est produite par frittage. Ces tranches individuelles peuvent être assemblées en modules de batteries solaires ou en panneaux photovoltaïques avec la tension et le courant requis. Elles sont ensuite intégrées dans des panneaux solaires de différentes tailles. Le rendement actuel de ces batteries est d'environ 18%, mais il peut atteindre 24%.
2. Batterie solaire en silicium polycristallin:
Les batteries solaires à couches minces en silicium polycristallin utilisent une couche relativement fine de silicium cristallin comme couche active. Cela permet non seulement de préserver les hautes performances et la stabilité des batteries solaires en silicium cristallin, mais aussi de réduire considérablement leur coût. Leur principe de fonctionnement, similaire à celui des autres batteries solaires, repose sur l'effet photovoltaïque résultant de l'interaction de la lumière solaire avec un matériau semi-conducteur. Ces batteries utilisent du silicium polycristallin, riche en grains monocristallins ou issu de la fusion de déchets de silicium monocristallin et de silicium métallurgique. Ce silicium est ensuite coulé dans des moules en graphite pour former des blocs de silicium polycristallin. Ces blocs sont ensuite découpés en tranches carrées pour la fabrication des batteries. Leur procédé de fabrication est similaire à celui des batteries solaires en silicium monocristallin, mais leur rendement est supérieur, atteignant environ 16%. Leur coût de production est également plus faible, ce qui explique leur popularité.
3. Batterie solaire au silicium amorphe:
Les batteries solaires au silicium amorphe sont constituées d'une couche d'oxyde transparent (TCO), d'une couche mince de silicium amorphe (couche PIN) (couche d'absorption intrinsèque) et d'une couche mince métallique d'électrode arrière. La base peut être en alliage d'aluminium, en acier inoxydable ou en plastiques spéciaux. Leur méthode de production est très différente de celle des batteries solaires monocristallines et polycristallines. Elles utilisent moins de silicium et encore moins d'électricité. La méthode la plus courante consiste à utiliser la décharge luminescente pour obtenir un film de silicium amorphe de type N ou P. Ces batteries sont fines et peuvent être fabriquées en couches ou par circuits intégrés pour produire plusieurs batteries connectées en série pour une tension plus élevée. Cependant, leur rendement est inférieur, autour de 10% au niveau avancé international.
4. Batteries solaires composées
Les batteries solaires à couches minces au sulfure de cadmium et au tellurure de cadmium offrent un rendement supérieur à celui des batteries au silicium amorphe, mais sont moins chères que celles au silicium monocristallin. À l'échelle mondiale, de nombreux pays passent de la recherche en laboratoire sur les batteries solaires à couches minces au tellurure de cadmium à la production industrielle de masse.
- a. Batteries solaires au sulfure de cadmium : Même si leur rendement photoélectrique atteint désormais 9%, elles ne peuvent toujours pas concurrencer les batteries solaires au silicium polycristallin. Cependant, leur procédé de fabrication est plus simple que celui des batteries à couches minces de silicium amorphe.
- b. Batteries solaires à l'arséniure de gallium : Elles s'adaptent bien au spectre solaire et résistent aux températures élevées. Même à 250 °C, leur conversion photoélectrique reste robuste, avec des rendements de pointe autour de 30%. Elles sont particulièrement adaptées aux batteries solaires à concentration haute température. Cependant, la rareté du gallium et la toxicité de l'arsenic limitent leur développement en raison de leurs coûts de fabrication élevés.
- c. Batteries solaires au séléniure de cuivre-indium : Ces batteries, constituées d'un semi-conducteur tri-composé, présentent une structure polycristalline en couches minces. Économiques, stables et offrant un rendement de conversion photoélectrique supérieur à 10%, elles s'imposent comme de sérieux concurrents des batteries solaires en couches minces de silicium amorphe.
5. Batteries solaires chimiques à nanocristaux
Les batteries solaires nanocristallines à colorant (DSSC) sont principalement constituées d'un substrat en verre conducteur transparent recouvert d'un film, d'un matériau semi-conducteur à colorant, d'une contre-électrode et d'un électrolyte. Leur anode est une couche mince de semi-conducteur à colorant (TiO2) et leur cathode est un verre conducteur recouvert de platine. Ces batteries solaires sont appréciées pour leur faible coût, leur procédé de fabrication simple et leurs performances stables, avec des rendements constamment supérieurs à 10%. Leur coût est infime (entre 1/5 et 1/10) par rapport aux batteries solaires au silicium, et leur durée de vie dépasse 20 ans.
6. Batteries solaires tandem
La superposition des batteries améliore leurs performances. Des panneaux photovoltaïques plus fins permettent d'empiler facilement les appareils. Ces couches peuvent être du même type ou de types différents. Grâce à ses propriétés de photoréponse uniques, chaque couche absorbe différentes longueurs d'onde de la lumière solaire. Cette superposition assure une meilleure absorption sur l'ensemble du spectre solaire et, grâce à l'effet de couplage entre les appareils, les taux de conversion globaux en photoénergie peuvent être encore plus élevés.
7. Batteries solaires flexibles
Les panneaux solaires flexibles sont fabriqués en silicone de haute qualité, laminé avec du verre trempé spécifique au solaire, reconnu pour sa résistance et sa transparence, et un matériau d'étanchéité haute performance résistant aux UV. Ils résistent à la neige, aux chocs et à la pression, conservant leur fonctionnalité même en cas de fortes variations de température. Cette flexibilité leur permet d'être utilisés dans des domaines où les panneaux solaires plats présentent des difficultés, comme les voitures, avions, dirigeables, bâtiments, textiles, tentes, vêtements, casques, jouets et autres surfaces aux courbes uniques.
Avantages des batteries solaires
- L’énergie solaire est inépuisable ; c’est une ressource dont nous ne manquerons pas.
- C'est écologique. La production d'électricité photovoltaïque ne nécessite pas de combustible et n'émet pas de CO₂, garantissant ainsi un air plus pur. De plus, elle est silencieuse.
- La polyvalence est essentielle. Tant qu'il y a du soleil, les systèmes de batteries solaires peuvent fonctionner partout, sans restriction de localisation ni d'altitude.
- Sans pièces mobiles, leur utilisation et leur maintenance sont simples. Ils sont fiables. Par beau temps, le panneau photovoltaïque produit de l'électricité. De plus, grâce aux systèmes automatisés actuels, les opérations manuelles sont réduites au minimum.
- Abondance de matières premières. Le silicium, utilisé dans les batteries solaires, est abondant. C'est le deuxième élément le plus abondant de la croûte terrestre, après l'oxygène, avec environ 26%.
- Elles durent longtemps. Les batteries solaires en silicium cristallin ont une durée de vie comprise entre 20 et 35 ans. Avec une conception et un choix de batteries appropriés, les batteries de stockage intégrées au système peuvent durer jusqu'à 10 ans.
- Les batteries solaires sont de conception simple, compactes et légères, ce qui facilite leur transport et leur installation. Leur délai de construction est court.
- L'intégration des systèmes est un jeu d'enfant. Plusieurs unités de batteries solaires et batteries de stockage peuvent être combinées pour former des panneaux solaires et des groupes de batteries. Des onduleurs et des contrôleurs peuvent également être intégrés. Les systèmes peuvent être agrandis ou réduits, ce qui simplifie grandement leur extension.
- Le retour sur investissement énergétique est rapide, environ 0,8 à 3 ans. La valeur ajoutée énergétique est nette, environ 8 à 30 fois supérieure.
Conclusion:
La transformation du secteur de l'énergie est manifeste avec la popularité croissante de l'énergie solaire. Les batteries solaires, et notamment les panneaux photovoltaïques, sont à l'avant-garde de cette révolution. Ces batteries, des monocristallines aux flexibles, illustrent l'innovation et la polyvalence du secteur. Respectueuses de l'environnement, riches en matières premières et extrêmement fiables, elles sont essentielles pour répondre aux préoccupations environnementales et privilégier les énergies propres. batterie solaire L'efficacité des technologies est évidente. Elles sont non seulement rentables, mais aussi efficaces pour exploiter l'énergie inépuisable du soleil, ce qui en fait une solution idéale pour répondre aux besoins énergétiques d'aujourd'hui et de demain. L'avenir s'annonce prometteur, l'énergie solaire étant en tête.
