Les cellules solaires photovoltaïques sont des matériaux semi-conducteurs conçus pour convertir la lumière du soleil en électricité. Vous pouvez considérer un semi-conducteur comme une étagère vide au-dessus d'un bac rempli de balles rebondissantes, où les balles sont comme des électrons dans un semi-conducteur. Les balles dans le bac ci-dessous ne peuvent pas se déplacer très loin, donc le matériau conduit mal. Mais si une balle saute jusqu'à l'étagère, elle peut rouler très facilement, de sorte que le matériau se transforme en un bon conducteur. Lorsque la lumière du soleil pénètre dans un semi-conducteur, elle peut soulever une balle du bac et la placer sur l'étagère. On pourrait penser que plus il y a de soleil, mieux c'est - plus de boules sont mises sur l'étagère, plus de courant provenant de la cellule solaire. Mais plus de lumière du soleil peut également signifier des températures plus élevées - et des températures plus élevées réduisent généralement la puissance d'une cellule solaire.
Semi-conducteurs
Lorsque la lumière du soleil entre dans une cellule solaire, elle ajoute de l'énergie aux électrons, mais ces électrons énergétiques ne font de bien à personne dans la cellule solaire - ils doivent sortir. Les cellules solaires sont donc conçues de manière à ce que l'étagère soit inclinée. Une balle sur l'étagère roule rapidement. Si vous construisez un tube à partir du bord inférieur de l'étagère qui s'enroule jusqu'au bac ci-dessous, les billes s'écouleront de la cellule solaire et reviendront. C'est plus ou moins ce qui se passe lorsque des fils électriques sont connectés à une cellule solaire - les électrons sont captés par la lumière du soleil et poussés dans un circuit.
Puissance d'une cellule solaire
En termes électriques, la puissance est la tension multipliée par le courant. Le courant fait référence au nombre d'électrons poussés hors de la cellule solaire, et la tension fait référence à la "poussée" que chaque électron reçoit. En repensant au bac et à l'étagère, le courant est le nombre de balles placées sur l'étagère chaque seconde et la tension est la hauteur de l'étagère.
Quand le soleil devient plus brillant. il donne de l'énergie à plus d'électrons - soulève plus de balles sur l'étagère - mais l'étagère ne monte pas plus haut. C'est-à-dire que la tension d'une cellule solaire dépend de la façon dont la cellule solaire est construite, tandis que le courant maximal dépend de la quantité de lumière solaire qu'elle absorbe. La tension et le courant dépendent également d'autres facteurs. L'un d'eux est la température.
Effets de la température
La température mesure combien de choses bougent. Dans le cas d'un semi-conducteur, la température mesure combien les électrons se déplacent et combien les détenteurs de ces électrons se déplacent. En pensant à nouveau à l'étagère et au bac à balles, lorsqu'un semi-conducteur est plus chaud, c'est comme si les balles tournaient et rebondissaient dans le bac et que l'étagère au-dessus vibrait de haut en bas.
Dans une cellule solaire chaude, les balles rebondissent déjà un peu, il est plus facile pour la lumière du soleil de les ramasser et de les mettre sur l'étagère. Parce que l'étagère vibre de haut en bas, il est également plus facile pour les balles d'entrer sur l'étagère, mais comme elles ne sont pas aussi hautes, elles ne roulent pas aussi vite. C'est-à-dire que lorsqu'une cellule solaire au silicium devient plus chaude, elle génère plus de courant mais moins de tension. Malheureusement, c'est juste un peu plus de courant et beaucoup moins de tension, donc le résultat est que la puissance diminue.
Sortie du panneau solaire
Les panneaux solaires sont construits à partir de tout un tas de cellules solaires câblées ensemble. Différents fabricants construisent leurs panneaux différemment, vous pouvez donc trouver un panneau solaire avec 38 cellules et un autre avec 480 cellules. Même avec des différences dans la fabrication des panneaux solaires en silicium, le matériau est plus ou moins le même, de sorte que les effets de la température sont également presque identiques. En règle générale, la puissance de sortie des cellules solaires au silicium chute d'environ 0,4% avec chaque degré Celsius (1,8 degrés Fahrenheit).
La température fait référence à la température réelle du matériau, et non à la température de l'air, donc par une journée ensoleillée, il n'est pas inhabituel qu'un panneau solaire atteigne 45 degrés C (113 degrés F). Cela signifie qu'un panneau conçu pour 200 watts à 20 degrés C (68 degrés F) n'émettra que 180 watts.