How do solar panels work? - Richard Komp

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TED-Ed


Veuillez double-cliquer sur les sous-titres anglais ci-dessous pour lire la vidéo.

Traducteur: gilles damianthe Relecteur: eric vautier
00:08
The Earth intercepts a lot of solar power:
0
8152
3345
La Terre reçoit beaucoup d'énergie solaire :
00:11
173 thousand terawatts.
1
11497
3082
173 000 térawatts.
00:14
That's ten thousand times more power than the planet's population uses.
2
14579
4721
C'est dix mille fois plus que ce que la population planétaire utilise.
00:19
So is it possible that one day
3
19300
1650
Donc est-il possible qu'un jour
00:20
the world could be completely reliant on solar energy?
4
20950
3497
le monde dépende complètement de l'énergie solaire ?
00:24
To answer that question,
5
24447
1251
Pour répondre à cette question,
00:25
we first need to examine how solar panels convert solar energy to electrical energy.
6
25698
6261
nous devons d'abord examiner comment les panneaux solaires
convertissent l'énergie solaire en énergie électrique.
00:31
Solar panels are made up of smaller units called solar cells.
7
31959
4304
Les panneaux solaires sont constitués d'unités plus petites
appelées cellules solaires.
00:36
The most common solar cells are made from silicon,
8
36263
2920
Les cellules solaires les plus courantes sont constituées de silicium,
00:39
a semiconductor that is the second most abundant element on Earth.
9
39183
4114
un semi-conducteur qui est le deuxième élément le plus abondant sur Terre.
00:43
In a solar cell,
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43297
1292
Dans une cellule solaire,
00:44
crystalline silicon is sandwiched between conductive layers.
11
44589
3978
le silicium cristallin est pris en sandwich entre des couches conductrices.
00:48
Each silicon atom is connected to its neighbors by four strong bonds,
12
48567
5209
Chaque atome de silicium est relié à ses voisins par quatre liaisons fortes,
00:53
which keep the electrons in place so no current can flow.
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53776
4301
ce qui maintient les électrons en place, donc le courant ne peut pas circuler.
00:58
Here's the key:
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58077
1126
Voici la clé :
00:59
a silicon solar cell uses two different layers of silicon.
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59203
4683
une cellule solaire de silicium utilise deux couches différentes de silicium.
01:03
An n-type silicon has extra electrons,
16
63886
3150
Le silicium de type N a des électrons supplémentaires
01:07
and p-type silicon has extra spaces for electrons, called holes.
17
67036
5253
et le silicium de type P
a des espaces supplémentaires pour les électrons, appelé trous.
01:12
Where the two types of silicon meet,
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72289
1934
Lorsque les deux types de silicium se rencontrent,
01:14
electrons can wander across the p/n junction,
19
74223
3699
les électrons peuvent se promener à travers la jonction P-N
01:17
leaving a positive charge on one side
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77922
2057
laissant une charge positive d'un côté
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and creating negative charge on the other.
21
79979
3084
et créant une charge négative de l'autre.
01:23
You can think of light as the flow of tiny particles
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83063
3722
Vous pouvez penser à la lumière comme à un flux de particules minuscules
01:26
called photons,
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86785
1340
appelées photons,
01:28
shooting out from the Sun.
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88125
2060
projetées depuis le soleil.
01:30
When one of these photons strikes the silicon cell with enough energy,
25
90185
3946
Lorsque l'un de ces photons frappe la cellule de silicium
avec suffisamment d'énergie,
01:34
it can knock an electron from its bond, leaving a hole.
26
94131
4398
il libère un électron de son lien, laissant un trou.
01:38
The negatively charged electron and location of the positively charged hole
27
98529
4792
L'électron chargé négativement et l'emplacement du trou chargé positivement
01:43
are now free to move around.
28
103321
2413
sont maintenant libres de se déplacer.
01:45
But because of the electric field at the p/n junction,
29
105734
3018
Mais en raison du champ électrique à la jonction P-N,
01:48
they'll only go one way.
30
108752
2603
ils se déplacent seulement dans un seul sens.
01:51
The electron is drawn to the n-side,
31
111355
2021
L'électron est attiré sur le côté N,
01:53
while the hole is drawn to the p-side.
32
113376
2986
tandis que le trou est attiré sur le côté P.
01:56
The mobile electrons are collected by thin metal fingers at the top of the cell.
33
116362
5633
Les électrons mobiles sont recueillis par un grille métallique mince
dans la partie supérieure de la cellule.
02:01
From there, they flow through an external circuit,
34
121995
2755
A partir de là, ils circulent dans un circuit externe
02:04
doing electrical work,
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124750
1315
pour accomplir une tâche,
02:06
like powering a lightbulb,
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126065
1541
comme alimenter une ampoule,
02:07
before returning through the conductive aluminum sheet on the back.
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127606
4368
avant de repartir par le biais d'une feuille conductrice l'aluminium.
02:11
Each silicon cell only puts out half a volt,
38
131974
3093
Chaque cellule de silicium provoque une tension de 0,5 V seulement,
mais on peut les associer en modules, pour obtenir plus de puissance.
02:15
but you can string them together in modules to get more power.
39
135067
3591
02:18
Twelve photovoltaic cells are enough to charge a cellphone,
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138658
4105
Douze cellules photovoltaïques suffisent pour charger un téléphone portable,
02:22
while it takes many modules to power an entire house.
41
142763
3601
tandis qu'il faut de nombreux modules pour alimenter toute une maison.
Les électrons sont les seuls éléments mobiles dans une cellule solaire,
02:26
Electrons are the only moving parts in a solar cell,
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146364
3114
02:29
and they all go back where they came from.
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149478
2376
et ils retournent tous d'où ils viennent.
02:31
There's nothing to get worn out or used up,
44
151854
2028
Il n'y a rien qui s'use, ou qui s'épuise,
02:33
so solar cells can last for decades.
45
153882
3175
ainsi, les cellules solaires peuvent durer des décennies.
02:37
So what's stopping us from being completely reliant on solar power?
46
157057
5817
Alors pourquoi ne pas basculer complètement vers l'énergie solaire ?
02:42
There are political factors at play,
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162874
2096
Il y a des facteurs politiques qui entrent en jeu,
02:44
not to mention businesses that lobby to maintain the status quo.
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164970
3984
sans parler des entreprises qui font du lobbying de maintenir le statu quo.
02:48
But for now, let's focus on the physical and logistical challenges,
49
168954
4111
Mais pour l'instant, concentrons-nous
sur l'aspect technique et les défis logistiques,
et le plus évident
02:53
and the most obvious of those
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173065
1417
02:54
is that solar energy is unevenly distributed across the planet.
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174482
4370
est que l'énergie solaire est inégalement répartie sur la planète.
02:58
Some areas are sunnier than others.
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178852
2367
Certaines zones sont plus ensoleillées que d'autres.
03:01
It's also inconsistent.
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181219
1640
Cette énergie est également irrégulière.
03:02
Less solar energy is available on cloudy days or at night.
54
182859
4369
L'énergie solaire est moins disponible les jours nuageux ou la nuit.
03:07
So a total reliance would require
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187228
2410
Aussi, une dépendance exclusive nécessiterait
03:09
efficient ways to get electricity from sunny spots to cloudy ones,
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189638
4464
des moyens efficaces de passer de l'électricité
d'endroits ensoleillés à des endroits nuageux,
03:14
and effective storage of energy.
57
194102
2985
et un stockage efficace de l'énergie.
L'efficacité de la cellule elle-même est aussi un défi.
03:17
The efficiency of the cell itself is a challenge, too.
58
197087
3306
03:20
If sunlight is reflected instead of absorbed,
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200393
3051
Si la lumière du soleil est réfléchie au lieu d'être absorbée,
03:23
or if dislodged electrons fall back into a hole before going through the circuit,
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203444
4686
ou si des électrons déchargés tombent dans un trou au lieu de passer par le circuit,
03:28
that photon's energy is lost.
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208130
2763
l'énergie de ce photon est perdue.
03:30
The most efficient solar cell yet
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210893
2348
La cellule solaire la plus efficace pour l'instant
03:33
still only converts 46% of the available sunlight to electricity,
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213241
5393
ne convertit que 46% de la lumière du soleil disponible en électricité,
03:38
and most commercial systems are currently 15-20% efficient.
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218634
5008
et la plupart des systèmes commercialisés ont un rendement de 15-20%.
03:43
In spite of these limitations,
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223642
1887
En dépit de ces limitations,
03:45
it actually would be possible
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225529
1675
il serait effectivement possible
03:47
to power the entire world with today's solar technology.
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227204
3414
d'alimenter le monde entier avec la technologie solaire d'aujourd'hui.
03:50
We'd need the funding to build the infrastructure
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230618
2366
Il faudrait un financement pour construire l'infrastructure
03:52
and a good deal of space.
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232984
1987
et beaucoup d'espace.
03:54
Estimates range from tens to hundreds of thousands of square miles,
70
234971
4469
Les estimations vont de quelques dizaines à des centaines de milliers de km²,
03:59
which seems like a lot,
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239440
1536
ce qui peut paraître beaucoup,
04:00
but the Sahara Desert alone is over 3 million square miles in area.
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240976
5336
mais le désert du Sahara possède, à lui seul,
une surface de plus de 9 millions de km2.
Pendant ce temps, les cellules solaires s'améliorent, leur coût baisse
04:06
Meanwhile, solar cells are getting better, cheaper,
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246312
2727
04:09
and are competing with electricity from the grid.
74
249039
2947
et concurrencent le réseau électrique traditionnel.
04:11
And innovations, like floating solar farms, may change the landscape entirely.
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251986
4981
Et des innovations, comme des fermes solaires flottantes,
peuvent entièrement redéfinir le paysage.
04:16
Thought experiments aside,
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256967
1989
Ces expérimentations mises de coté,
04:18
there's the fact that over a billion people
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258956
2062
c'est un fait que plus d'un milliard de personnes
04:21
don't have access to a reliable electric grid,
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261018
3463
n'ont pas accès à un réseau électrique fiable,
04:24
especially in developing countries,
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264481
2086
en particulier dans les pays en développement,
04:26
many of which are sunny.
80
266567
2275
dont beaucoup sont ensoleillés.
04:28
So in places like that,
81
268842
1254
Ainsi, dans des endroits comme ça,
04:30
solar energy is already much cheaper and safer than available alternatives,
82
270096
4883
l'énergie solaire est déjà beaucoup moins chère et plus sûre
que les alternatives disponibles, comme le kérosène.
04:34
like kerosene.
83
274979
1600
04:36
For say, Finland or Seattle, though,
84
276579
2067
Cela dit, en Finlande ou à Seattle,
04:38
effective solar energy may still be a little way off.
85
278646
3395
l'énergie solaire efficace n'est cependant pas pour tout de suite.
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