Le principe de l'éclairage public solaire

L'énergie solaire, en tant qu'énergie renouvelable et durable, offre des perspectives très prometteuses. Elle peut être utilisée partout où le soleil brille. Dans la vie quotidienne, elle est déjà présente dans de nombreux dispositifs, tels que les chauffe-eau solaires, l'éclairage public solaire et certains panneaux de signalisation routière et bouées d'urgence.

Certains se demandent peut-être : « À quoi sert un panneau solaire ? S’il y a suffisamment de soleil, il produit de l’électricité. » Chang Hui répondra à cette question.

Les panneaux solaires utilisent généralement des dispositifs sensibles à la lumière, capables de convertir l'énergie lumineuse en électricité. Le plus courant est le silicium, l'un des matériaux les plus abondants sur Terre. Ses propriétés de semi-conducteur en font le composant fondamental du processus de conversion photoélectrique des panneaux solaires.

Mais il faut d'abord comprendre que la conductivité du silicium pur est très faible. Sa structure cristalline ne contient aucun électron libre. Pour l'améliorer, on le dope généralement avec des traces d'impuretés. Grâce à cette propriété, on peut fabriquer différents dispositifs conducteurs.

Pour le silicium utilisé dans la fabrication des panneaux solaires, on ajoute généralement du phosphore ou du bore. L'ajout de bore crée des trous dans le cristal de silicium, car l'atome de silicium est entouré de quatre électrons, tandis que l'atome de bore n'en possède que trois. Après incorporation dans la structure cristalline initiale, des trous sont générés. Ces trous, dépourvus d'électrons, sont très instables et absorbent facilement d'autres électrons, formant ainsi un semi-conducteur de type P.

Après l'incorporation d'impuretés de phosphore dans le cristal de silicium, les cinq électrons entourant l'atome de phosphore confèrent à l'électron supplémentaire une forte réactivité, formant ainsi un semi-conducteur de type N. Les semi-conducteurs de type P et de type N présentent de nombreux trous, et donc de nombreux électrons libres actifs. Au contact, ces électrons libres comblent les trous, créant une différence de potentiel à l'interface : une jonction PN. La jonction de type P porte une charge électrique positive et négative, tandis que la jonction de type N est chargée positivement.

Lorsqu'un faisceau lumineux est reçu, l'énergie qu'il contient est transférée au semi-conducteur. Cette énergie assouplit la structure des électrons et leur permet de se déplacer librement.

En effet, l'énergie lumineuse provoque la séparation des paires électron-trou. Normalement, un photon d'une certaine énergie libère un électron, créant ainsi un trou. Si ce phénomène se produit à proximité d'une surface de contact, attirés par le champ électrique interne, les électrons migrent vers la zone n et les trous vers la zone p, générant un courant de la zone n vers la zone p. La cellule électrochimique de la batterie produit alors une tension, qui génère de l'énergie électrique. C'est le principe de la charge.