Principes fondamentaux du rayonnement solaire et des cellules solaires

Ce cours en ligne gratuit sur le rayonnement solaire et les systèmes photovoltaïques solaires (PV) examine 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 aussi dans les régions extraterrestre. Nous étudions ensuite diverses équations et relations qui rapportent les valeurs de rayonnement, avec des paramètres météorologiques comme 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 de radiation moyens mensuels, quotidiens et horaires disponibles sur n'importe quelle surface horizontale ou inclinée sous un ciel clair ou nuageux. À l'aide d'exemples, nous démontrons comment utiliser ces équations et corrélations pour prédire la disponibilité des rayonnements 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, car l'énergie solaire prend rapidement de l'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 pour la consommation de masse. Cela comprend l'attention portée au processus de construction et de fabrication de cellules PV, aux spécifications des modules solaires, aux tableaux, aux applications et aux principes de travail. Nous approfondisions également les concepts de "dopage", de niveaux d'énergie 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 déballons également des paramètres électriques tels que les caractéristiques de courant-tension (I-V) des cellules solaires, l'effet de l'insolation et de la température sur les caractéristiques de I-V, l'efficacité d'une cellule solaire, les diagrammes de circuits équivalents et la puissance maximale théorique. Comme tous les systèmes, la conversion PV a ses difficultés et ses défis et nous vous emprenons par des difficultés comme la "mismatch" de la cellule, l'effet des ombres, la maximisation de la sortie PV solaire et la mise en correspondance des charges. Nous fournissons des solutions à ces difficultés, telles que le suivi mécanique et électrique et l'utilisation de diodes de dérivation. Enfin, nous avons mis en place les améliorations apportées par les différentes générations de technologie PV.

Ce cours convient à tous ceux qui ont une certaine compréhension de la physique, de la lumière, de l'électricité et de la thermodynamique qui souhaitent développer leur conscience de l'ingénierie et de la technologie de l'énergie solaire. Explorez ce domaine passionnant pour rester à la fine pointe des dernières pratiques durables. Cette discipline d'ingénierie deviendra de plus en plus pertinente, car la nécessité de trouver d'autres sources d'énergie à l'échelle mondiale devient plus urgente. Construire une carrière dans le domaine de l'ingénierie énergétique ou dans un domaine connexe peut être extrêmement enrichissant alors que la planète est confrontée à une catastrophe sans que de tels professionnels ne repoussent les limites de ce qui est possible. Inscrivez-vous et travaillez vers un avenir meilleur.