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Lisence2 Electromécanique Conǀersion d'Ġnergie

Chapitre-3: la conversion de l'Ġnergie photovoltaïque 1

3.1. Introduction.

ª Effet photovoltaïque : Effet photovoltaïque = conversion de lumière en électricité.

Autrement dit, La lumière du soleil peut être transformée en électricité par des panneaux

photovoltaïques.

ª L'électricité produite peut être stockée dans des batteries. Elle constitue une énergie d'avenir.

ª Trois étapes sont nécessaires pour cette conversion, à sa voir le diagramme suivant: ª Le capteur est un semi-conducteur traité dont les propriétés

électrique.

" La première cellule photovoltaïque, ou photopile, est apparue en 1954 ».

3.2. Matériaux utilisés :

¾ Silicium (Si)

Monocristallin

Polycristallin

Amorphe

¾ Tellurure de Cadmium (CdTe)

¾ Cuivre Indium Gallium Selenium (CIGS).

3.3. Constituants d'une installation : Les cellules et modules photovoltaïques

ª Module = assemblage de cellules en série

ª Caractéristique d'une cellule de Si

Tension à vide : 0,6 V

Tension au point maximal de puissance : 0,46 V.

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Chapitre-3: la conversion de l'Ġnergie photovoltaïque 2

ª Rendement des modules en laboratoire

¾ Si

Monocristallin 13 à 15%

Polycristallin 12 à 14%

Amorphe 5 à 7%

¾ CdTe 8 à 11%

¾ CIGS 7 à 11%

ª Rendement de l'installation

Kinstallation = module (0,14) x onduleur (0,90) x câbles (0,99) = 0,12.

ª Avantages

Source d'énergie gratuite

Pas de gaz polluant, ni de bruit

Entretien minimal pour un bon fonctionnement

Pas de parties mobiles, peu d'usure dans le temps

Systèmes modulaires fonction du besoin,

faciles à monter

Autonomie

3.4. Principe

La cellule photovoltaïque contient des charges électriques du fait du dopage : négatives dans le type n (excès d'Ġlectrons), positiǀes dans le type p (dĠfaut d'Ġlectrons). Ces charges créent un champ électrique au niveau de la jonction. Les photons de la lumière solaire arrachent des électrons aux atomes de silicium et créent des charges positives et négatives.

Les charges sont mises en mouvement par le champ

électrique créé par la jonction, ce qui produit un courant

électrique.

ª Rendement des cellules en laboratoire

¾ Si

Monocristallin 25%

Polycristallin 20%

Amorphe 13,5%

¾ CdTe 16,5%

¾ CIGS 20,1%

ª Inconvénients

Technologie à ses débuts, encore peu diffusée, donc chère

Energivore à la fabrication

Production non continue d'Ġnergie (jourͬnuit,

été/hiver), énergie intermittente

Intégration au bâti (forme, couleur).

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Chapitre-3: la conversion de l'Ġnergie photovoltaïque 3

ª Deux grandes familles de semi-conducteur

produisent des puissances de quelques centaines de watts à quelques dizaines de kilowatts.

¾ Le silicium amorphe : il présente un rendement deux fois moins important et est utilisé pour les

des calculatrices).

3.5. Les installations autonomes

est nécessaire de la stocker pour les périodes non ensoleillées (durant la saison des pluies, et la nuit). Ce

sont bien adaptées dans le cadre des sites isolés, aux petits besoins en électricité, ou quand le coût du

raccordement d'un site au rĠseau public est trop ĠleǀĠ.

L'usage de l'ĠlectricitĠ est rĠserǀĠ audž applications nobles de celle-ci : éclairage, informatique,

domaine d'applications ͗ les tĠlĠcommunications, la signalisation terrestre (routiğre),

Pour répondre aux différents besoins en puissance électrique, les cellules photovoltaïques

sont regroupées en modules. Les installations utilisent le plus souvent des modules

mesure énergétique des professionnels du photovoltaïque. 1 Wc représente la puissance

électrique maximale produite pour une puissance solaire incidente de 1000 W/m2.

" La puissance moyenne du rayonnement solaire aǀant son entrĠe dans l'atmosphğre est d'enǀiron 1,4 kW

1kW/m2. Il dépend essentiellement de notre position géographique sur le globe et de la couverture

nuageuse. »

3.6. Le solaire photovoltaïque raccordé au réseau.

Le générateur est composé de modules photovoltaïques reliés à un onduleur. Les modules transforment

directement vendue à la sociĠtĠ de distribution de l'ĠlectricitĠ sans stockage.

En cas d'ensoleillement insuffisant le rĠseau public complğte le serǀice rendu par le gĠnĠrateur solaire. La

peuǀent couǀrir enǀiron 50й des besoins aǀec un capteur d'une puissance de 1,5 kWc.

Des installations de plus forte puissance peuvent servir à alimenter des usines, des logements collectifs, des

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