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Comment fonctionnent les panneaux solaires ? - Richard Komp

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    La Terre reçoit
    beaucoup d'énergie solaire :
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    173 000 térawatts.
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    C'est dix mille fois plus que ce
    que la population planétaire utilise.
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    Donc est-il possible qu'un jour
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    le monde dépende complètement
    de l'énergie solaire ?
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    Pour répondre à cette question,
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    nous devons d'abord examiner
    comment les panneaux solaires
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    convertissent l'énergie solaire
    en énergie électrique.
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    Les panneaux solaires sont constitués
    d'unités plus petites
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    appelées cellules solaires.
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    Les cellules solaires les plus courantes
    sont constituées de silicium,
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    un semi-conducteur qui est le deuxième
    élément le plus abondant sur Terre.
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    Dans une cellule solaire,
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    le silicium cristallin est pris en
    sandwich entre des couches conductrices.
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    Chaque atome de silicium est relié
    à ses voisins par quatre liaisons fortes,
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    ce qui maintient les électrons en place,
    donc le courant ne peut pas circuler.
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    Voici la clé :
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    une cellule solaire de silicium utilise
    deux couches différentes de silicium.
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    Le silicium de type N
    a des électrons supplémentaires
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    et le silicium de type P
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    a des espaces supplémentaires
    pour les électrons, appelé trous.
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    Lorsque les deux types de silicium
    se rencontrent,
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    les électrons peuvent se promener
    à travers la jonction P-N
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    laissant une charge positive d'un côté
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    et créant une charge négative
    de l'autre.
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    Vous pouvez penser à la lumière
    comme à un flux de particules minuscules
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    appelées photons,
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    projetées depuis le soleil.
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    Lorsque l'un de ces photons
    frappe la cellule de silicium
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    avec suffisamment d'énergie,
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    il libère un électron de son lien,
    laissant un trou.
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    L'électron chargé négativement et
    l'emplacement du trou chargé positivement
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    sont maintenant libres de se déplacer.
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    Mais en raison du champ électrique
    à la jonction P-N,
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    ils se déplacent seulement
    dans un seul sens.
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    L'électron est attiré
    sur le côté N,
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    tandis que le trou est attiré
    sur le côté P.
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    Les électrons mobiles sont recueillis
    par un grille métallique mince
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    dans la partie supérieure de la cellule.
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    A partir de là, ils circulent
    dans un circuit externe
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    pour accomplir une tâche,
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    comme alimenter une ampoule,
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    avant de repartir par le biais
    d'une feuille conductrice l'aluminium.
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    Chaque cellule de silicium provoque
    une tension de 0,5 V seulement,
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    mais on peut les associer en modules,
    pour obtenir plus de puissance.
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    Douze cellules photovoltaïques suffisent
    pour charger un téléphone portable,
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    tandis qu'il faut de nombreux modules
    pour alimenter toute une maison.
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    Les électrons sont les seuls
    éléments mobiles dans une cellule solaire,
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    et ils retournent tous d'où ils viennent.
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    Il n'y a rien qui s'use, ou qui s'épuise,
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    ainsi, les cellules solaires
    peuvent durer des décennies.
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    Alors pourquoi ne pas basculer
    complètement vers l'énergie solaire ?
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    Il y a des facteurs politiques
    qui entrent en jeu,
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    sans parler des entreprises qui font
    du lobbying de maintenir le statu quo.
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    Mais pour l'instant,
    concentrons-nous
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    sur l'aspect technique
    et les défis logistiques,
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    et le plus évident
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    est que l'énergie solaire
    est inégalement répartie sur la planète.
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    Certaines zones sont
    plus ensoleillées que d'autres.
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    Cette énergie est également irrégulière.
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    L'énergie solaire est moins disponible
    les jours nuageux ou la nuit.
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    Aussi, une dépendance exclusive
    nécessiterait
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    des moyens efficaces
    de passer de l'électricité
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    d'endroits ensoleillés
    à des endroits nuageux,
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    et un stockage efficace de l'énergie.
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    L'efficacité de la cellule elle-même
    est aussi un défi.
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    Si la lumière du soleil est réfléchie
    au lieu d'être absorbée,
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    ou si des électrons déchargés tombent dans
    un trou au lieu de passer par le circuit,
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    l'énergie de ce photon est perdue.
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    La cellule solaire
    la plus efficace pour l'instant
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    ne convertit que 46% de la lumière
    du soleil disponible en électricité,
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    et la plupart des systèmes commercialisés
    ont un rendement de 15-20%.
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    En dépit de ces limitations,
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    il serait effectivement possible
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    d'alimenter le monde entier
    avec la technologie solaire d'aujourd'hui.
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    Il faudrait un financement
    pour construire l'infrastructure
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    et beaucoup d'espace.
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    Les estimations vont de quelques dizaines
    à des centaines de milliers de km²,
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    ce qui peut paraître beaucoup,
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    mais le désert du Sahara possède,
    à lui seul,
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    une surface de plus de 9 millions de km2.
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    Pendant ce temps, les cellules solaires
    s'améliorent, leur coût baisse
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    et concurrencent
    le réseau électrique traditionnel.
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    Et des innovations,
    comme des fermes solaires flottantes,
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    peuvent entièrement redéfinir le paysage.
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    Ces expérimentations mises de coté,
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    c'est un fait que plus
    d'un milliard de personnes
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    n'ont pas accès
    à un réseau électrique fiable,
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    en particulier
    dans les pays en développement,
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    dont beaucoup sont ensoleillés.
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    Ainsi, dans des endroits comme ça,
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    l'énergie solaire est déjà beaucoup
    moins chère et plus sûre
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    que les alternatives disponibles,
    comme le kérosène.
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    Cela dit, en Finlande ou à Seattle,
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    l'énergie solaire efficace
    n'est cependant pas pour tout de suite.
Title:
Comment fonctionnent les panneaux solaires ? - Richard Komp
Description:

Voir la leçon complète: https://ed.ted.com/lessons/how-do-solar-panels-work-richard-komp

La Terre reçoit beaucoup d'énergie solaire : 173 000 térawatts. C'est 10 000 fois plus de puissance que la population de la planète n'en utilise. On peut dès lors se demander si le monde pourrait un jour se reposer complètement sur l'énergie solaire. Richard Komp examine comment les panneaux solaires convertissent l'énergie solaire en énergie électrique.

Leçon de Richard Komp, animation par Globizco.
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English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:59

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