I.3.5. Rendement d'une cellule
photovoltaïque
Le rendement d'une cellule est le rapport entre puissance
maximale disponible et la puissance du rayonnement incident, il est
donné par :
Avec :
Ø Pm : Puissance maximale débitée
par cellule photovoltaïque (W)
Ø Im : courant au point de puissance maximale de
la cellule photovoltaïque (A)
Ø Vmp : Tension au point de puissance maximale de
la cellule photovoltaïque (V)
Ø Pi : Puissance incidente sur la surface de la
cellule photovoltaïque (W)
Ø G : Eclairement global incident sur la cellule
photovoltaïque (W/m²)
Ø S : Surface totale de la cellule
photovoltaïque (m²)
Les principaux facteurs qui limitent le rendement d'une
cellule photovoltaïque sont :
Ø Absorption incomplète des photons : seuls
les photons d'énergie   supérieure à Eg sont absorption. Eg représente
l'énergie.
Ø Excès d'énergie : l'Energie en
excès (  des photons qui sont absorbés ne sert pas à
générer les paires électrons trous. Elle est perdue sous
forme de chaleur.
Ø Réflexion à la surface : une
partie seulement du flux incident est absorbée dans le matériau.
L'autre partie, réfléchie par la surface, est
généralement perdue, cette perte qui dépend du
semi-conducteur peut êtreréduite par des traitements de surface
pour forcer le rayonnement dans le semi-conducteur.
I.4. STRUCTURE DES CELLULES
PHOTOVOLTAÏQUES
Une cellule photovoltaïque en présence de
lumière, ou plus exactement de photons, est capable d'orienter les
électrons de façon à créer une différence de
potentiel et ainsi de générer une tension électrique
(Energie photovoltaïque). La couche supérieure de la cellule
photovoltaïque est composée de silicium (figure). Elle contient une
quantité particulièrement importante d'électrons libres,
donnant une charge négative.
La couche inferieure, elle aussi composée de silicium,
contient une quantité d'électrons libres inferieure à la
normale, donnant ainsi une charge positive. C'est lorsque les deux couches
entrent en contact qu'une zone de charge se crée et génère
un champ électrique.Les cellules photovoltaïques sont
composées d'un ou plusieurs matériaux semi-conducteurs et
permettent la conversion directe de l'énergie solaire en
énergieélectrique.
Figure 3 Structure d'une cellule
photovoltaïque
1) Electrode négative.
2) Electrode positive.
3) silicium dopé N.
4) Silicium dopé P.
5) Couche limite.
Pour provoquer cet effet photoélectrique, le
matériau semi -conducteur doit
être«dopé». Du fait de l'apport
d'éléments chimiques, deux couches se forment, une couche
conductrice P avec un excédent de porteurs de charge positifs et une
couche conductrice Navec un excédent de porteurs de charge
négatifs. Du fait de ce déséquilibre, un champ
électrique interne se forme et provoque une séparation de charge
en cas d'incidence de lalumière. Les porteurs de charge ainsi
libérés peuvent être évacués par des contacts
métalliques et utilisés directement comme courant continu (DC)
par un appareil électrique ou être alimentés dans le
réseau comme courant alternatif (AC) via un convertisseur
intercalé.
Pour les capacités plus élevées, les
cellules photovoltaïques sont la plupart du temps interconnectées
au module. Pour la fabrication de cellules photovoltaïques, on utilise
actuellement avant tout du silicium, car c'est le second élément
le plus courant sur terre et donc bon marché à valoriser. En plus
du silicium, d'autres éléments, comme le cuivre, le gallium ou le
cadmium, trouvent leur utilisation dans le photovoltaïque.
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