TPE 2006-2007

L’énergie solaire photovoltaïque

Par G.Breux, A.Brilleman et K.Barbieux

Sommaire

• Constituants du panneau solaire

• Caractéristiques électriques des panneaux solaires

• Différents facteurs influant sur le courant généré

Constituants

• 1 = Silicium, constitué d’une plaque ayant un électron de moins que le silicium pur ( couche positive ) et d’une autre ayant un électron de plus que le silicium pur ( couche négative ).

• 2 = Atome ayant un électron de plus que le silicium sur sa couche de valence.

• 3 = Atome ayant un électron de moins que le silicium sur sa couche de valence.

Principe

Panneau solaire

La première couche, dite couche P, contient un électron de moins qu’une couche de silicium pure.

La deuxième couche, dite couche N, contient un électron de plus qu’une couche de silicium pure. La jonction entre les deux couches permet à l’électron

en trop de la couche N de combler le vide sur la couche P. Le passage des électrons crée une tension

électrique.

N

En agrandissant une cellule de silicium, on

obtient les deux couches distinctes

suivantes :

P

Les différentes cellules photovoltaïques

• Cellule en silicium amorphe

• Cellule en silicium monocristallin

• Cellule en silicium polycristallin

Cellule en silicium Cellule en silicium amorpheamorphe Ce type de cellule Ce type de cellule

est le moins est le moins coûteux et coûteux et fonctionne même fonctionne même avec un faible avec un faible éclairement. En éclairement. En revanche, il offre un revanche, il offre un rendement assez rendement assez faible (faible (≈6%)≈6%)et perd et perd de son efficacité de son efficacité avec le temps.avec le temps.

Cellule en silicium Cellule en silicium monocristallinmonocristallin

Ce type de Ce type de cellule a un cellule a un rendement rendement extrêmement extrêmement élevé ( environ élevé ( environ 21 % ), mais est 21 % ), mais est en contrepartie en contrepartie assez cher à assez cher à produire.produire.

Cellule en silicium Cellule en silicium polycristallinpolycristallin Ce type de cellules Ce type de cellules

est le plus est le plus fréquemment fréquemment utilisé, car il utilisé, car il représente un bon représente un bon compromis entre le compromis entre le rendement ( de rendement ( de l’ordre de 10 % ) et l’ordre de 10 % ) et le prix.le prix.

Caractéristiques électriques

• Le panneau solaire est un ensemble de cellules photovoltaïques à base de semi-conducteurs.

• On peut assembler les modules solaires eux-mêmes pour former des centrales solaires photovoltaïques.

Emmagasinement de l’énergie• Les cellules photovoltaïques sont

capables d’accumuler l’énergie solaire sous forme chimique.

• En reliant ces cellules, appelées batteries, à une ampoule, ces dernières reconvertissent l’énergie chimique en énergie électrique et la lampe rayonne.

Facteurs d’influence sur le courant généré

Deux facteurs d’influence principaux :

-Les propriétés de l’énergie reçue

-L’angle d’incidence

Influence de l’énergie reçue

• La puissance obtenue en sortie dépend de l’intensité et de la tension du courant :

-la tension est déterminée par le nombre de cellules constituant le panneau ( une cellule ≈ 0,5 V )

-l’intensité est déterminée par l’irradiation solaire ( = illumination ). Avec un éclairement optimal ( 1000W/m² ), l’intensité du courant produit est 6A.

Angle d’incidence

• Le rendement d’un panneau solaire varie en fonction de l’angle formé par les rayons solaires reçus et le panneau.

R = sin(AI) x 100Où R est le rendement en % et AI l’angle

d’incidence des rayons solaires.

( A noter que le rendement final d’un panneau dépend aussi du rendement du type de la

cellule de silicium utilisée. )

Exemples

%

Rendement en fonction de l'angle

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

angle d'incidence en °

ren

de

me

nt

en

%

Série1

Conclusion

Les panneaux solaires sont constitués de

matériaux semi-conducteurs qui absorbent

les photons de la lumière pour créer le

courant électrique.

On peut prévoir les propriétés du courant

délivré selon la puissance de l’énergie

solaire et l’angle d’incidence des rayons

du Soleil.