I.2. L'énergie solaire photovoltaïque
L'énergie photovoltaïque résulte de la
transformation de la lumière du soleil en électricité par
les cellules photovoltaïques grâce à l'effet
photovoltaïque. elle s'avère prometteuse, en raison de ses
qualités propres, son coût de fonctionnement très
réduit, ses exigences d'entretien limitées et sa facilité
d'installation.
I-2-1- L'effet photovoltaïque
L'effet photovoltaïque, découvert en 1839 par le
Français Alexandre Edmond Becquerel. Il désigne la
capacité que possèdent certains matériaux, notamment les
semi-conducteurs, à convertir directement les différentes
composantes de la lumière du soleil en électricité.
Toutefois, ce n'est qu'au cours des années 1950 que les hommes de
science de la compagnie Bell Téléphone aux États-Unis,
parviennent à mettre en oeuvre la première photopile
l'élément fondamental du système photovoltaïque
(ALAIN RICAUD, 2009).
I-2-2- Principe de fonctionnement d'une cellule
photovoltaïque
Le principe d'une cellule photovoltaïque ou photopile est
de transformer des photons absorbés par un matériau
semi-conducteur en porteurs de charges électriques (figure 3). Le
rayonnement solaire est constitué de photons dont la longueur d'onde
s'étend de l'ultraviolet (0,2 micron) à l'infrarouge lointain
(2,5 microns), avec une majorité dans le visible (0,3 micron -violet-
à 0,8 micron-rouge-) autour d'un pic à 0,45 micron.
L'énergie totale portée par ce rayonnement est de près de
1 360 W/m2 dans l'espace et de 1 000 W/m2 au niveau de la Terre du fait de
l'absorption dans l'atmosphère (DANIEL LINCOT, 2007). Lorsqu'elle est
exposée au rayonnement électromagnétique solaire, les
photons de la lumière transmettent leur énergie aux atomes de la
jonction éjectant ainsi un électron de la bande de valence
à un niveau d'énergie élevée créant à
cet effet une paire électron-trou disposant la même
énergie. Cette paire d'électron-trou entraîne la
création d'une barrière de potentiel aux bornes
d'électrodes et il suffit de joindre les deux zones par un conducteur
pour mettre en mouvement les électrons et générant ainsi
le courant électrique.
électron
Photon
Zone dopée N
électron
+ -
-
Zone dopée P
trou +
Mémoire rédigé et soutenu par Samuel DJAOWE
ISS - 2014
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Figure 3: principe de fonctionnement d'une cellule
PV. Source : Samuel DJAOWE
I-2-3- Caractéristique du courant-tension d'une
cellule photovoltaïque
Des nombreux paramètres caractérisent une
cellule solaire photovoltaïque, ces derniers sont appelés les
paramètres photovoltaïques. L'équation
caractéristique de la cellule est la suivante :
(e")'t -- 1) (I-1)
Avec I courant disponible, IP photocourant, IS courant de
saturation de la jonction, V tension à la jonction, Vt = KT/q = 26 mV
à 300K pour le silicium, q = 1,602.10-19 charge
d'électron, K = 1,38.10-23 constante de Boltzmann, T
température absolue en K.
I-2-3-1- Tension de circuit ouvert Vco
La tension de circuit ouvert correspond à la tension aux
bornes d'une cellule lorsque celle-ci n'est pas connectée à une
charge de résistance infinie. Autrement dit, c'est la valeur de la
tension lorsque le courant est nul.
KT
Pour I = 0 d'après I-1, on obtient : Vco=ln (1
+ IP), pour IP ?? IS Vco = KT ln (IP) (I-2)
4 Is 4 Is
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