Idée (conne ?) Pile solaire à UV pour Mars

on sait que la lumière sur Mars ne represente que 30 à 40% par rapport à la terre.
Et que la lumière UV est 600 fois plus important sur Mars que sur la terre.

je me suis dis alors, pouquoi ne pas utiliser les photovoltai^que à UV pour produire de l'électricité sur Mars ?? (puisqu'il y'a des capteurs UV).

Je commence a chercher les infos sur les UV sur internet.

Rayonnement électromagnétique et énergie
Tout rayonnement électromagnétique apporte de l'énergie si ces rayonnements sont absorbés par un corps, quelque soit sa longueur d'onde. Un corps "noir" absorbant tous les rayonnements, UV, visible ou IR s'echauffera donc de la même facon s'il reçoit 1W d'UV, 1 W d'IR ou 1W de rayonnement visible.
Mais attention, la qualité de l'énergie change. Chaque photon électromagnétique contient une énergie donné par la formule de Planck:
E = h/λ, où λ est la longueur d'onde du photon
Un photon UV (courte longueur d'onde) contient donc beaucoup plus d'énergie qu'un photon IR (grande longueur d'onde). Un watt d'UV est donc véhiculé par beaucoup moins de photons qu'un watt d'IR.
Interaction rayonnement-matière

Du fait de leur énergie spécifique, les photons UV peuvent interagir avec des macromolécules. Là où des rayons IR ne font que chauffer de l'ADN par exemple, les UV chauffent ce

http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOMuv.xml

Si vous avez les docs sur les capteurs UV, les opignos sont les bienvenues.

Une idée n'est jamais "conne"...

http://fr.wikipedia.org/wiki/Ultraviolet

Près de 5% de l'énergie du soleil est émise sous forme de rayonnement UV

et combien pour la lumière visible ??

Apolloman a écrit:Une idée n'est jamais "conne"...

Merci Appoloman.

C'est même une excellent idée, je vais suivre ce fil de discussion en espérant apprendre si il existe des panneaux "solaires" à UV !

Si je peux me permettre, les cellules photovoltaiques fonctionnent déjà essentiellement grâce aux UV ;)
D'après cette source, dans le cas du silicium, seuls les photons de longueur d’onde inférieure à 1,1 µm peuvent être utilement absorbés, les autres ne donnent lieu qu’à une élévation de la température. Autrement dit l'infrarouge ne sert presque à rien, le visible et l'UV pour moitié. Si on part du principe qu'on garde du silicium, l'énergie des UV est déjà très importante dans l'énergie totale débitée.

En fouillant un peu, je pense même que les rayons d'énergie plus haute que le visible sont responsables de plus de la moitié de l'énergie convertie dans le cas du silicium...

Ah ba, merci, je ne le savais pas du tout, et merci pour le lien :D

Merci pour la réponse Space Opera. Mais dans ce cas là, est-ce que les panneaux solaires fournissent plus d'énergie sur Mars ou bien sur Terre à altitude 0 ?

Effectivement les photons UV d’après la formule de Planck E = h ν sont plus énergétiques que ceux du spectre visible et on en tient déjà compte pour le spatial, là où les UV sont plus abondants …ce qui sera aussi le cas sur le sol de Mars où il n’y a pas de couche d’ozone dans son atmosphère par ailleurs très ténue

http://www.afrology.com/soc/pdf/photovolt.pdf

page : 3/5

Domaine spatial
C'est de loin le secteur le plus ancien puisque les premières utilisations de cellules solaires pour des
engins spatiaux (satellites, navettes,...) remontent aux années soixante. Depuis lors, des recherches
et développements nombreux ont été réalisés dans le domaine militaire (NASA aux Etats-Unis) et
public (ESA en Europe) pour accroître les performances électriques tout en réduisant le poids des
modules.
Le spectre du rayonnement solaire étant différent en dehors de l'atmosphère, on utilise pour les
cellules et les modules spatiaux d'autres matériaux plus sensibles dans les ultra-violets et plus
résistants aux rayonnements et aux bombardements divers (UV, électrons, protons, ions, oxygène
atomique, micro-météroïdes,...). L'arséniure de gallium (AsGa), le phosphure d'indium (InP) et le
tellurure de cadmium (CdTe) sont les semi-conducteurs les plus prometteurs pour réaliser ces
objectifs.

Quant à savoir exactement si la plus grande abondance en proportion des UV sur le sol de Mars peut compenser son plus grand éloignement au Soleil que le sol de la Terre, il faudrait se renseigner sur le rendement des panneaux solaires des Rovers et les comparer à des installations terrestres.

...sinon ...pas conne du tout...l'idée :)
Cordialement,
Giwa

Ca serait bien qu'une personne bon en anglais cherche les infos la-dessus.
Je suis plutot anglophobe

je trouve (en fonction des sites), le rendement des panneaux solaires sont entre 18 à 28%

et sur http://fr.wikipedia.org/wiki/Panneau_solaire

Sur terre, l'énergie solaire moyenne en pleine exposition reçue par m² de panneaux exposés en plein soleil est de 1 kW, alors que dans l'espace la constante solaire est de 1,367 kW/m². Malgré son nom la constante solaire n'est pas vraiment constante puisque l'activité solaire n'est pas elle-même constante. Les pertes occasionnées lors de la traversée de l'atmosphère par la lumière est telle que l'énergie qui arrive au sol sur terre est plus faible et de l'ordre moyen de 1 kW/m² au midi vrai . C'est cette valeur qui est communément retenue pour les calculs.

pour les Rovers, j'ai rien :|

Merci pour le lien giwa.

edit :

info trouver sur un site plutot Anti-homme sur Mars :suspect:
http://www.cuk.ch/articles/3579

Comme on peut le voir, les mauvaises conditions ont obligé les robots à se mettre en hibernation en attendant que la lumière soit suffisante pour réactiver le cœur des robots via 1.2 mètre carré de panneaux solaires. Pour mieux se rendre compte du problème, il faut savoir que les panneaux solaires génèrent environ 700 watts par heure quand tout va bien. Mais pendant cette tempête, les panneaux ne produisaient plus que 128 watts par heure. Largement insuffisant pour continuer la mission.

1: c'est plutot bon comme rendement 700W au lieux de 1,2Kw (fuadra vérifier les données du-dessus, car j'ai un gros doute là.
2: je trouve sur les sites marchandes, c'est plutot dans les 100/120W pour 1m² pour une panneau sur terre

:suspect:

vue sur ce site
http://www.solargie.com/fr_energie_solaire.html

Le soleil : une énergie propre, silencieuse et inépuisable. Chaque mètre carré reçoit en moyenne entre 3 et 4kWh par jour en Europe du Nord, et 5 à 7 kWh par jour entre les tropiques.

ps: je ferais une récp de tout ca apres.

ManouchKa a écrit:
info trouver sur un site plutôt Anti-homme sur Mars :suspect:
http://www.cuk.ch/articles/3579

Comme on peut le voir, les mauvaises conditions ont obligé les robots à se mettre en hibernation en attendant que la lumière soit suffisante pour réactiver le cœur des robots via 1.2 mètre carré de panneaux solaires. Pour mieux se rendre compte du problème, il faut savoir que les panneaux solaires génèrent environ 700 watts par heure quand tout va bien. Mais pendant cette tempête, les panneaux ne produisaient plus que 128 watts par heure. Largement insuffisant pour continuer la mission.

1: c'est plutôt bon comme rendement 700W au lieux de 1,2Kw (faudra vérifier les données du-dessus, car j'ai un gros doute là.
2: je trouve sur les sites marchandes, c'est plutôt dans les 100/120W pour 1m² pour une panneau sur terre

:suspect:

Effectivement assez Anti-Hommes...et on peut supposer aussi Anti-Femmes sur Mars ! :roll:
Mais ,bon, soyons large d’esprit…quoique çà me sera difficile car je dois faire parti « des esprits simples » d’après cet extrait : ″Le but de chaque mission est toujours le même: essayer de comprendre la naissance et l'évolution de notre univers et, par extension, notre présence sur Terre. À une époque, ces objectifs ont été détournés par des esprits simples qui cherchaient avant tout à gonfler le torse en plantant un drapeau ″ …Mais je pourrais toujours me consoler puisqu’ ″ Heureux les Simples d’esprit car le Royaume des Cieux …et de l’Espace, espérons…leurs est ouvert ″
Mais malgré mon esprit simple, quelque chose me chagrine : encore le non-respect des unités : il me semblait que le Watt était une unité de puissance et représentait un joule par seconde et que donc le Watt/ heure est un non sens contrairement au Wattheure (Watt X heure qui est égal à 3600 Joules ) : il y a quelque chose qui cloche :scratch: …mais bon çà doit être la faute à mon esprit simple …et très pointilleux………........... ;)
Cordialement, Giwa

Space Opera a écrit:Si je peux me permettre, les cellules photovoltaiques fonctionnent déjà essentiellement grâce aux UV ;)
D'après cette source, dans le cas du silicium, seuls les photons de longueur d’onde inférieure à 1,1 µm peuvent être utilement absorbés, les autres ne donnent lieu qu’à une élévation de la température. Autrement dit l'infrarouge ne sert presque à rien, le visible et l'UV pour moitié. Si on part du principe qu'on garde du silicium, l'énergie des UV est déjà très importante dans l'énergie totale débitée.
En fouillant un peu, je pense même que les rayons d'énergie plus haute que le visible sont responsables de plus de la moitié de l'énergie convertie dans le cas du silicium...

Celà me semblerait très surprenant pour le silicium et demanderait à être justifié.
Etant donné que le flux photonique UV ne représente que 5% du flux total (en coupant à 400nm), j'aurais plutôt tendance à considérer que la contribution des UV est marginale. Et les courbes d'efficacité quantique que j'ai vues ont plutôt tendance à s'effondrer dans l'UV.
Maintenant, il faut peut-être voir avec les structures à puits quantiques, où les photons UV peuvent générer de façon assez efficace plusieurs charges.

A+

Et d'apres les articles par-ci par-là, que les UV dégradent les panneaux solaire au silicium :scratch:

je continue a :study: , mais je dois dire que je trouve pas grande chose là dessus :/

Ca y est, j'ai retrouvé ces références sur ces structures quantiques :

http://www.laserfocusworld.com/articles/252486

http://www.i-sis.org.uk/QDAUESC.php
"Researchers led by Arthur Nozik at the National Renewable Energy Laboratory Golden, Colorado in the United States really grabbed the headline when they demonstrated that the absorption of a single photon by their quantum dots yielded - not one exciton as usually the case - but three of them [7].
The formation of multiple excitons per absorbed photon happens when the energy of the photon absorbed is far greater than the semiconductor band gap. This phenomenon does not readily occur in bulk semiconductors where the excess energy simply dissipates away as heat before it can cause other electron-hole pairs to form. But in semi-conducting quantum dots, the rate of energy dissipation is significantly reduced, and the charge carriers are confined within a minute volume, thereby increasing their interactions and enhancing the probability for multiple excitons to form.
The researchers report a quantum yield of 300 percent for 2.9nm diameter PbSe (lead selenide) quantum dots when the energy of the photon absorbed is four times that of the band gap. But multiple excitons start to form as soon as the photon energy reaches twice the band gap. Quantum dots made of lead sulphide (PbS) also showed the same phenomenon."

En général, on se fiche du fait que les photons UV sont plus énergétiques que les photons visibles puisque de toute façon, un photon ne génère qu'un porteur de charge dans les cellules solaires classiques. Même si en théorie un photon deux fois plus énergétique que le band-gap pourrait générer deux charges, ce processus est négligeable et la fraction d'énergie dépassant le band-gap est perdue en chaleur.
Par contre, les structures quantiques dont parle l'article ci-dessus permettent de générer plusieurs charges à partir d'un photon suffisamment énergétique, et donc en théorie d'améliorer les rendements dans l'UV.
Ca devrait permettre éventuellement de gagner quelques % sur le rendement global de la cellule (Pour comparaison, pour un spectre à 6000K, les UV représentent environ 5% des photons et 14% de l'énergie).
Pas de quoi changer la face du monde pour la contribution UV par rapport au visible, mais c'est toujours bon à prendre.
Par contre, le rendement global sur tout le spectre atteindrait 65% !

(les UV représentent environ 5% des photons et 14% de l'énergie).

est ce que ça c'est uniquement sur terre ??
Et si on est dans un milieux ou l'UV est 600fois plus important, c'est si négligeable, non ?

ManouchKa a écrit:(les UV représentent environ 5% des photons et 14% de l'énergie).
est ce que ça c'est uniquement sur terre ??
Et si on est dans un milieux ou l'UV est 600fois plus important, c'est si négligeable, non ?

C'est pour un spectre de 6000K en dehors de l'atmosphère, j'ai vérifié le calcul pour une coupure à 400nm.
(au fait, d'où vient cette valeur 600, c'est pour quelle plage de longueurs d'onde précisément ?)

j'avais pas vue que je n'avis donner de lien dans le premier topic.
je le retrouve et je le poste.

edit : voilà.

Pour être complet, retenons aussi que le rayonnement ultraviolet est 600 plus intense à la surface de Mars que sur la Terre. Mais, là aussi, les astronautes en scaphandre l'ignoreront tout simplement.

http://www.planete-mars.com/dossiers/donnee_voyage/6environnement.html

C'est vers la fin (avant dernière ligne du avant dernier paragraphe)

Sur terre, l'énergie solaire moyenne en pleine exposition reçue par m² de panneaux exposés en plein soleil est de 1 kW, alors que dans l'espace la constante solaire est de 1,367 kW/m².

1: c'est plutot bon comme rendement 700W au lieux de 1,2Kw (fuadra vérifier les données du-dessus, car j'ai un gros doute là.
2: je trouve sur les sites marchandes, c'est plutot dans les 100/120W pour 1m² pour une panneau sur terre

Attention l'énergie reçu est forcement supérieur à l'énergie produite par un panneaux solaire!!


Ensuite je pense que si les panneaux étaient plus efficaces sur Mars que sur la Terre on le saurait, mais je vais me renseigner.

[quote="Outan"]

1: Attention l'énergie reçu est forcement supérieur à l'énergie produite par un panneaux solaire!!


2: Ensuite je pense que si les panneaux étaient plus efficaces sur Mars que sur la Terre on le saurait, mais je vais me renseigner.

1: oui, on le sait, car jamais un rendement de plus de 100% ;)

2: pour la lumière visible, c'est moin 30-40% sur Mars, mais ce qui nous intéresse ici, c'est au niveau du UV qui est plus important sur Mars que sur terre.

Ca ne dit pas de quels types d'UV il s'agit, mais étant donné que l'atmosphère terrestre absorbe presque tous les UV-B (280-315nm) et UV-C (10-280nm), je suppose que c'est de ceux là dont il s'agit.
Dans ces plages de longueurs d'onde, les UV martiens peuvent bien être 600 fois plus importants que sur Terre, puisqu'ils sont presque totalement absorbés sur Terre.
En coupant à 315nm, on trouve que les UV-B et UV-C représentent 1,5% du nombre de photons et 5% de l'énergie (avant absorption).
Suffisant pour être très nuisibles aux êtres vivants, mais peu d'énergie véhiculée dans cette plage de longueurs d'onde.
Mais au prix du kilo en orbite ou sur Mars, quelques % (provenant donc surtout des UV-A, même sur Mars) sont peut-être toujours bon à récupérer.

A+

Bonjour,

ManouchKa a écrit:2: pour la lumière visible, c'est moin 30-40% sur Mars, mais ce qui nous intéresse ici, c'est au niveau du UV qui est plus important sur Mars que sur terre.

Il me semble qu'il y avait déjà eu un fil sur les panneaux solaires, donc je vais radoter ...
Quoi qu'il en soit, attention aux calculs vite faits, car ce 30-40% ne vaut que pour le passage du soleil au zénith.
Lorsque le soleil est plus bas sur l'horizon, la réflexion sur l'atmosphère augmente fortement ce qui diminue d'autant le rendement d'un panneau solaire terrestre. Mais sur Mars, en raison de l'atmosphère ténue, cette réflexion est beaucoup plus faible, ce qui fait que le rendement est proche du maximal du matin jusqu'au soir !
Du coup, au niveau du bilan journalier, si on compte en Joules convertis en électricité (ou en kWh), il n'est pas si évident que l'efficacité soit meilleure sur Terre. En fait, pour être plus précis, la réflexion dépend fortement de la latitude du lieu et de la période considérée. Pour l'équateur, ça ne joue pas trop (sauf qu'il y a toujours un soleil bas le matin et le soir), mais pour des latitudes plus élevés, il ne fait pas de doute que c'est sur Mars que l'efficacité énergétique est la meilleure (à latitude comparable) si on considère le gain annuel.
Et encore, sans même tenir compte des UV !

A+,
Argyre

ps : il parait que la référence suivante :
Human Missions to Mars, Donald Rapp, Springer Praxis, 2008, ISBN 978-3-540-72938-9
fourmille de données concernant l'énergie solaire sur Mars; je ne l'ai pas lu, mais on me l'a conseillé. Quelqu'un en sait-il plus ?