Électricité photovoltaïque - Principes

INTRODUCTION

1 - PHYSIQUE DU RAYONNEMENT SOLAIRE

• 1.1 - Rayonnement du corps noir : soleil hors atmosphère, constante solaire
  Figure 1 - Rayonnement du corps noir en fonction de sa température Figure 2 - Spectre de rayonnement du soleil
• 1.2 - Rayonnement perçu au sol : rôle de l’atmosphère

2 - PHYSIQUE DU COMPOSANT PHOTOVOLTAÏQUE

• 2.1 - Électrons dans un potentiel périodique, schéma de bandes
  Figure 3 - Les trois composantes du rayonnement solaire global Figure 4 - Exemple de structures de bandes d’énergie de semi-conducteurs à gap indirects (Ge et Si) et direct (AsGa) Figure 5 - Absorption optique des semi-conducteurs à gap direct et indirect
• 2.2 - Semi-conducteurs intrinsèques et dopés
  Figure 6 - Dopage des semi-conducteurs Figure 7 - Formation d’une jonction p-n entre deux semi-conducteurs dopés Figure 8 - Génération des paires électron-trou dans le réseau cristallin du silicium
• 2.3 - Effet photovoltaïque
  Figure 9 - Schéma de bande de la jonction n-p d’une cellule solaire Figure 10 - Pertes des porteurs photogénérés par transmission et excès d’énergie

3 - CARACTÉRISTIQUES I-V ET RÉPONSE SPECTRALE

• 3.1 - Paramètres caractéristiques et rendement de conversion d’une cellule
  Figure 11 - Schéma et caractéristiques I-V d’une cellule
• 3.2 - Rendement quantique d’une cellule
  Figure 12 - Réponse spectrale d’une cellule (rendement quantique)

4 - CONVERTISSEUR PHOTOVOLTAÏQUE

• 4.1 - La cellule, un élément générateur de courant
  Figure 13 - Schéma équivalent d’une cellule Figure 14 - Courant débité et tension aux bornes d’une cellule
• 4.2 - Le module photovoltaïque
  Figure 15 - Assemblage en série et en parallèle de cellules Figure 16 - Assemblage en série et en parallèle de cellules en module. Photo d’un module de 75 W de la société Photowatt S.A.
• 4.3 - Problème du stockage de l’énergie photovoltaïque
  Figure 17 - Évolution des performances d’un module photovoltaïque en fonction de la température d’utilisation
• 4.4 - Effet de la température d’utilisation sur le module photovoltaïque
• 4.5 - Modules hybrides photovoltaïque-thermique
• 4.6 - Champs de modules et cellules sous concentration
  Figure 18 - Schéma de principe d’un module hybride (capteur photovoltaïque et capteur à air) Figure 19 - Exemples de modules photovoltaïques avec lentilles de concentration Figure 20 - Valeurs annuelles du rayonnement solaire reçu en France sur un plan d’inclinaison égal à la latitude et orienté vers le sud (en kWh/m2). En italique : valeurs annuelles en heures pour un rayonnement solaire maximum de 1 kWh/m2
• 4.7 - Dimensionnement d’une installation photovoltaïque
  Figure 21 - Détermination graphique du facteur de forme FF

5 - CONCLUSION