CHAPITRE I : GENERALITES SUR LES SYSTEMES
PHOTOVOLTAIQUES
Introduction
L'énergie électrique provenant d'une conversion
photovoltaïque à partir de l'énergie solaire est devenue une
alternative incontournable. La conversion de cette nouvelle forme
énergétique en électricité fut possible grâce
à la découverte de nouveaux systèmes faits à base
de cellules photovoltaïques. Ces dernières sont faites de
matériaux constituant le siège du phénomène de
conversion photovoltaïque. Les généralités des
systèmes PV seront présentées à travers ce
chapitre.
I-1. Le rayonnement solaire
Afin de quantifier l'énergie développée
par le générateur photovoltaïque dans une application
donnée, il est nécessaire de connaître le spectre du
rayonnement solaire reçu au sol. En effet, quatre types de rayonnement
ont été répertoriés dans la littérature:
V' Le rayonnement direct
La conversion du rayonnement direct ED est une question
trigonométrique. Le rayonnement direct, sur le plan horizontal, est la
différence entre le rayonnement global et le rayonnement diffus.
V' Le rayonnement diffus
Il est dû à l'absorption et à la diffusion
d'une partie du rayonnement solaire global par l'atmosphère et à
sa réflexion par les nuages et les aérosols.
V' Le rayonnement réfléchi ou
l'albédo du sol
C'est le rayonnement qui est réfléchi par le sol
ou lorsque le sol est particulièrement réfléchissant (eau,
neige, etc....).
V' Le rayonnement global
Le rayonnement global est subdivisé en rayonnements
directs, diffus et reflété par le sol. Dans la figure I.1
ci-dessous, il est schématisé l'ensemble des rayonnements
solaires reçus sur une surface terrestre.
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Figure I.1: Types de rayonnements solaires
reçus au sol
L'intensité du rayonnement solaire reçu sur un
plan quelconque à un moment donné est appelée irradiation
ou éclairement (noté généralement par la lettre
I), il s'exprime en watts par mètre carré
(W/m2). La valeur du rayonnement reçu par la surface du
module photovoltaïque varie selon la position de ce dernier. Le
rayonnement solaire atteint son intensité maximale lorsque le plan du
module photovoltaïque est perpendiculaire aux rayons Dans la figure I.2
ci-après est illustré l'effet de l'inclinaison des modules
photovoltaïques sur l'intensité de l'éclairement reçu
sur leurs surfaces du lever au coucher du soleil [2].
Figure I.2: Intensité de
l'ensoleillement reçu sur un plan horizontal incliné (Narimene
DEBILI, 2015)
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I-1-1. Spectre du rayonnement
Le rayonnement électromagnétique est composé
de «grains» de lumière appelés photons.
L'énergie de chaque photon est directement liée
à la longueur d'onde ? ? elle est donnée par la formule (1.1)
suivante [3] :
??×??
??= ????= (1.1)
??
h: la constante de Planck égale à
6,62 ×10-34 J.s-1
C: la vitesse de propagation égale
à 3×108 m.s-1.
La figure I.3 représente la variation de la
répartition spectrale énergétique.
L'énergie associée à ce rayonnement solaire
se décompose approximativement en:
Ultraviolet UV 0,20<1<0,38 um 6,4%
Visible 0,38<1<0,78 um 48,0%
Infrarouge IR 0,78<1<10 um 45,6%
Figure I.3: Analyse spectrale du rayonnement
solaire
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