II-3 CELLULES PHOTOVOLTAÏQUES.
II-3.1 Historique et évolution.
En 1954, trois chercheurs américains,
Chapin, Pearson et Prince, mirent au point la
première cellule PV à haut rendement. En 1958 une cellule avec un
rendement de 9 % fut mise au point. En 2007 suivant les fabricants, le
rendement varie de 15 à 17 %. [11]
II-3.2 Caractéristiques de la cellule
photovoltaïque. - le schéma
équivalent schématisé comme suit,
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Rsh = résistance shunt Rs = résistance
série
Iph (ø) = courant produit par la photopile, ce
courant est proportionnel au flux lumineux (ø) Id (V) = Is [exp. (q
V/jkT) - 1] où KT/q = 26 mV à 300 °K (27°C) pour le
silicium
J = coefficient d'idéalité de la diode
;
|
Figure 2.8 : Schéma
équivalent cellule photovoltaïque. [11]
- la courbe tension courant
schématisée comme suit,
Figure 2.9 : Caractéristique
Courant - Tension d'un générateur PV. [10]
Dans les cellules PV au silicium, la tension VCO est
de l'ordre de 0,4 à 0,6 V et le courant ICC est de l'ordre de 12 mA /
cm2 dans les conditions standards de test (STC). [11]
II-3.3 Fonctionnement et description d'une cellule
photovoltaïque.
II-3.3-1 Fonctionnement.
Le fonctionnement des cellules PV repose sur les
propriétés électroniques du matériau où, les
électrons de valence ne peuvent circuler que si les photons du soleil de
longueur d'onde approprié leur apportent une énergie suffisante
pour les libérer de leur atome.
Figure 2.10 : Conversion rayonnement-
électricité. [10]
La figure suivante présente la bande d'énergie de
quelques matériaux semi-conducteurs :
Source : Ecosystèmes
Figure 2.11 : Energie Eg
des semi-conducteurs. [10]
II-3.3- 1T IMUSIWn113901SERVSIG.
La cellule PV est composée de plusieurs couches minces
ainsi représentées.
Grille conductrice
(non corrosive)
Revêtement anti
réfléchissant
(indice
de
réfraction
adéquat)
Silicium. Couche dopée N
Silicium. Couche dopée P
Surface
conductrice
arrière
Figure 2.12 : Structure d'une cellule
photovoltaïque. [10]
La réalisation d'une jonction pn (telle celle d'une
cellule PV), crée une distribution de charge qui créé un
champ électrique qui sépare les paires électrons trous
photo générés.
II-3.3-2 a) L'influence de l'éclairement solaire sur
une cellule PV.
L'énergie électrique produite par une cellule PV
dépend de l'éclairement reçu à sa surface.
Figure 2.13 : Caractéristique
courant tension d'un module PV à température constante
(25°C) en fonction de l'éclairement.
[10]
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