Principes fondamentaux du rayonnement solaire et des cellules solaires

Ce cours en ligne gratuit sur le rayonnement solaire et les systèmes solaires photovoltaïques (PV) étudie certaines des techniques et mesures de base adoptées par les scientifiques et les ingénieurs solaires pour estimer et capter le rayonnement solaire. Nous commençons par expliquer la nécessité d'évaluer et de prévoir la disponibilité du rayonnement solaire, non seulement dans différentes parties de la planète Terre, mais également dans des régions extraterrestres. Nous étudions ensuite diverses équations et relations qui fournissent des valeurs de rayonnement, avec des paramètres météorologiques tels que les heures d'ensoleillement, la couverture nuageuse et les précipitations. En l'absence de données précises sur l'ensoleillement, ces corrélations sont utilisées pour estimer les niveaux moyens mensuels, quotidiens et horaires de rayonnement disponibles sur toute surface horizontale ou inclinée sous un ciel clair ou nuageux. À l'aide d'exemples, nous montrons comment utiliser ces équations et corrélations pour prédire la disponibilité du rayonnement et concevoir des systèmes d'énergie solaire efficaces. Cela peut vous aider à comprendre certains des défis auxquels sont confrontés les ingénieurs et les concepteurs alors que l'énergie solaire gagne rapidement en importance en tant que source d'énergie disponible la plus fiable et la plus propre.

Le cours passe ensuite à la conception de systèmes photovoltaïques pour la conversion de l'énergie solaire en électricité destinée à la consommation de masse. Cela inclut l'attention portée au processus de construction et de fabrication des cellules photovoltaïques, aux spécifications des modules solaires, aux principes d'application et de fonctionnement. Nous étudions également les concepts de « dopage », de niveaux d'énergie de fermi, de jonction p-n, de courant de dérive et de diffusion, d'énergie de bande interdite et de mécanismes de perte d'énergie. Nous analysons également des paramètres électriques tels que les caractéristiques courant-tension (I-V) des cellules solaires, l'effet de l'insolation et de la température sur les caractéristiques I-V, l'efficacité d'une cellule solaire, des schémas électriques équivalents et la puissance maximale théorique. Comme tous les systèmes, la conversion photovoltaïque présente des difficultés et des défis. Nous vous expliquons comment surmonter des difficultés telles que l' « inadéquation » des cellules, l'effet des ombres, la maximisation de la production solaire photovoltaïque et l'adaptation de la charge. Nous proposons des solutions à ces difficultés, telles que le suivi mécanique et électrique et l'utilisation de diodes de dérivation. Enfin, nous présentons les améliorations apportées par les différentes générations de technologie photovoltaïque.

Ce cours convient à toute personne ayant une certaine compréhension de la physique, de la lumière, de l'électricité et de la thermodynamique qui souhaite approfondir ses connaissances en ingénierie et en technologie de l'énergie solaire. Explorez ce domaine passionnant pour rester à la pointe des dernières pratiques durables. Cette discipline d'ingénierie deviendra de plus en plus pertinente à mesure que la nécessité de trouver des sources d'énergie alternatives à l'échelle mondiale deviendra plus urgente. Faire carrière en génie énergétique ou dans un domaine connexe peut être extrêmement gratifiant alors que la planète fait face à une catastrophe sans que ces professionnels repoussent les limites du possible. Inscrivez-vous et travaillez pour un avenir meilleur.