La diode photovolta¯que - les- .Pascal MASSON La diode photovolta¯que Comprendre le fonctionnement

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  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    La diode photovoltaque

    Pascal MASSON

    (pascal.masson@unice.fr)

    Edition 2013-2014

    La diode photovoltaque

    Pascal MASSON

    (pascal.masson@unice.fr)

    Edition 2013-2014

  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    Sommaire

    II. Historique

    III. La diode PN : caractristique

    IV. La diode PN : physique

    V. La diode photovoltaque

    I. Introduction

    VI. Fabrication

    VII. Rendement et volution

  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    Comprendre le fonctionnement

    interne dune diode semi-

    conducteur

    Introduction

    Comprendre leffet

    photovoltaque

    Comprendre les caractristiques

    I(V) et P(V) de la diode

    photovoltaque

    P N

    ID

    P N

    ID

    VD 0

    P

  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    I.1. Effet photo-lectrique

    I. Historique

    1839

    Mise en vidence de leffet photolectrique par

    Antoine Becquerel : comportement lectrique

    d'lectrodes immerges dans un liquide, modifi par un

    clairage

    1886

    Heinrich Rudolf Hertz dcouvre leffet

    photolectrique : une plaque de mtal tant

    soumise une lumire mettra des lectrons

    Albert Einstein propose un explication en

    introduisant la notion de photon 1905

  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    I.2. Cellules photovoltaques

    I. Historique

    1883

    Charles Fritts ralise la premire cellule

    solaire. Elle est ralise avec du Slnium sur

    lequel a t dpose une trs fine couche dor

    1950

    Premier panneau solaire bas sur le brevet de

    Russel Ohl en 1946 (patent US2402662, "Light

    sensitive device.") qui a initialement invent la

    diode PN en 1939

  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    I.3. La diode

    I. Historique

    La diode est un lment qui ne laisse passer le courant que dans un sens

    La diode semi-conducteur prsente aussi des proprits photolectriques

    1903 1950 1956 1901

    LED Solaire Photosensible Laser OLED

    1939

  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    III.1. Dfinition de la jonction PN

    III. La diode PN : caractristique

    Une jonction P-N est cre en juxtaposant un semi-conducteur dop N (les

    lectrons sont majoritaires) avec un semi-conducteur dop P (les trous sont

    majoritaires).

    III.2. Reprsentation

    cathode

    anode

    VD

    ID

    P

    N anneau de

    reprage

  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    EG VR

    VD

    R

    ID

    III.3. Caractristique idale

    On applique une rampe de

    tension au circuit compos

    dune diode et dune

    rsistance (R = 1000 ).

    EG (V)

    t 0

    1

    1

    t 0

    1

    1

    VD (V)

    t 0

    1

    ID (mA)

    EG = VD + VR

    III. La diode PN : caractristique

  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    EG VR

    VD

    R

    ID

    II.3. Caractristique idale

    On applique une rampe de

    tension au circuit compos

    dune diode et dune

    rsistance (R = 1000 ).

    EG (V)

    t 0

    1

    1

    t 0

    1

    1

    VD (V)

    t 0

    1

    ID (mA)

    EG = VD + VR

    II. La diode PN : caractristique

  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    EG VR

    VD

    R

    ID

    III.3. Caractristique idale

    On applique une rampe de

    tension au circuit compos

    dune diode et dune

    rsistance (R = 1000 ).

    EG (V)

    t 0

    1

    1

    t 0

    1

    1

    VD (V)

    t 0

    1

    ID (mA)

    EG = VD + VR

    III. La diode PN : caractristique

  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    EG VR

    VD

    R

    ID

    II.3. Caractristique idale

    On applique une rampe de

    tension au circuit compos

    dune diode et dune

    rsistance (R = 1000 ).

    EG (V)

    t 0

    1

    1

    t 0

    1

    1

    VD (V)

    t 0

    1

    ID (mA)

    EG = VD + VR

    II. La diode PN : caractristique

  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    EG VR

    VD

    R

    ID

    III.3. Caractristique idale

    On applique une rampe de

    tension au circuit compos

    dune diode et dune

    rsistance (R = 1000 ).

    EG (V)

    t 0

    1

    1

    t 0

    1

    1

    VD (V)

    t 0

    1

    ID (mA)

    EG = VD + VR

    III. La diode PN : caractristique

  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    EG VR

    VD

    R

    ID

    III.3. Caractristique idale

    On applique une rampe de

    tension au circuit compos

    dune diode et dune

    rsistance (R = 1000 ).

    EG (V)

    t 0

    1

    1

    t 0

    1

    1

    VD (V)

    t 0

    1

    ID (mA)

    EG = VD + VR

    III. La diode PN : caractristique

  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    EG VR

    VD

    R

    ID

    III.3. Caractristique idale

    On applique une rampe de

    tension au circuit compos

    dune diode et dune

    rsistance (R = 1000 ).

    EG (V)

    t 0

    1

    1

    t 0

    1

    1

    VD (V)

    t 0

    1

    ID (mA)

    EG = VD + VR

    III. La diode PN : caractristique

  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    EG VR

    VD

    R

    ID

    III.3. Caractristique idale

    On applique une rampe de

    tension au circuit compos

    dune diode et dune

    rsistance (R = 1000 ).

    VD (V) 0 1 1

    t 0

    1

    1

    VD (V)

    t 0

    1

    ID (mA)

    ID (mA)

    1

    1

    EG = VD + VR

    III. La diode PN : caractristique

  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    EG VR

    VD

    R

    ID

    III.3. Caractristique idale

    On applique une rampe de

    tension au circuit compos

    dune diode et dune

    rsistance (R = 1000 ).

    VD (V) 0 1 1

    t 0

    1

    1

    VD (V)

    t 0

    1

    ID (mA)

    ID (mA)

    1

    1

    inverse

    EG = VD + VR

    III. La diode PN : caractristique

  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    EG VR

    VD

    R

    ID

    III.3. Caractristique idale

    On applique une rampe de

    tension au circuit compos

    dune diode et dune

    rsistance (R = 1000 ).

    VD (V) 0 1 1

    t 0

    1

    1

    VD (V)

    t 0

    1

    ID (mA)

    ID (mA)

    1

    inverse directe

    1

    EG = VD + VR

    III. La diode PN : caractristique

  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    III.4. Caractristique relle

    VD (V) 0 1 1

    ID (mA)

    1

    inverse directe

    1

    III. La diode PN : caractristique

  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    III.4. Caractristique relle

    Existence dune tension de seuil, VS, dont la valeur dpend du semi-

    conducteur utilis et de ses dopages.

    VD (V) 0 1 1

    ID (mA)

    1

    1

    inverse directe

    VS

    III. La diode PN : caractristique

  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    III.4. Caractristique relle

    Existence dune tension de seuil, VS, dont la valeur dpend du semi-

    conducteur utilis et de ses dopages.

    Existence dune rsistance interne la diode, RD (en srie avec la diode

    idale).

    VD (V) 0 1 1

    ID (mA)

    1

    1

    inverse directe

    VS

    III. La diode PN : caractristique

  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    III.4. Caractristique relle

    Existence dune tension de seuil, VS, dont la valeur dpend du semi-

    conducteur utilis et de ses dopages.

    Existence dune rsistance interne la diode, RD (en srie avec la diode

    idale).

    Existence dun phnomne davalanche en inverse qui conduit la

    destruction de la diode.

    VD (V) 0 1 1

    ID (mA)

    1

    1

    inverse directe

    VS

    III. La diode PN : caractristique

  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    III.4. Caractristique relle

    Existence dune tension de seuil, VS, dont la valeur dpend du semi-

    conducteur utilis et de ses dopages.

    Existence dune rsistance interne la diode, RD (en srie avec la diode

    idale).

    Existence dun phnomne davalanche en inverse qui conduit la

    destruction de la diode.

    VD (V) 0 1 1

    ID (mA)

    1

    1

    inverse directe

    VS

    III. La diode PN : caractristique

  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    III.4. Caractristique relle

    VD (V) 0 1 1

    t 0

    1

    1

    VD (V)

    t 0

    1

    ID (mA)

    ID (mA)

    1

    1

    EG VR

    VD

    R

    ID

    inverse directe

    EG = VD + VR

    III. La diode PN : caractristique

  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    III.4. Caractristique relle

    VD (V) 0 1 1

    t 0

    1

    1

    VD (V)

    t 0

    1

    ID (mA)

    ID (mA)

    1

    1

    EG VR

    VD

    R

    ID

    inverse directe

    VS

    VS

    Tension de seuil.

    EG = VD + VR

    III. La diode PN : caractristique

  • Pascal MASSON La diode photovoltaque

    III.4. Caractristique relle

    VD (V) 0 1 1

    t 0

    1

    1