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Centrales photovoltaïques - Conception des installationsArticle de référence | Réf : D3935 v2
Auteur(s) : Stéphan ASTIER
Date de publication : 10 sept. 2021
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Avec les progrès de l’industrie des semi-conducteurs, la taille unitaire des cellules PV s’est notablement accrue depuis leurs débuts. D’abord rondes dans les années 1970 (diamètre 57 mm dans modules RTC-BPX 47 A), visibles sur la figure 37 a, elles sont devenues carrées pour un meilleur pavage de la surface occupée, dominées par des tailles typiques de 125 mm de côté jusqu’en 2010. Elles sont passées maintenant à des standards autour de 157 mm de côté en évolution. Avec des rendements énergétiques typiques entre 15 et 22 %, la puissance unitaire maximale d’une grande cellule au silicium cristallin est donc de l’ordre de 5 W. De plus la tension V p délivrée par une cellule est bridée par l’énergie de gap E g des matériaux ; les cellules au silicium délivrent typiquement 0,5 V au point de puissance maximale. Il s’agit donc d’un générateur élémentaire à courant continu à très basse tension et de faible puissance au regard des besoins de la plupart des applications domestiques ou industrielles. Or, on ne sait pas relever directement une tension continue aussi basse avec les dispositifs électroniques élévateurs de tension actuels, introduisant eux-mêmes des chutes de tension élémentaires résiduelles du même ordre.
Les générateurs photovoltaïques sont par conséquent réalisés par association d’un grand nombre de cellules élémentaires en exploitant judicieusement leurs propriétés de modularité. De plus les cellules nues sont des dispositifs mécaniquement fragiles. Les modules photovoltaïques, commercialisés dans une configuration mécanique permettant la tenue aux intempéries et l’installation pratique sur site, encapsulent un certain nombre de cellules de technologie et de caractéristiques identiques, connectées en série pour délivrer une tension utilisable. Ces modules sont ensuite associés en réseau série-parallèle de façon à obtenir la puissance requise. Ces associations doivent respecter des critères spécifiques en raison des propriétés physiques et des déséquilibres potentiellement dommageables qui apparaissent dans un réseau de cellules en fonctionnement.
4.1 Associations de cellules photovoltaïques : modules, protections
La faible tension...
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RESSOURCES ÉNERGÉTIQUES ET STOCKAGE
(1) - BECQUEREL (E.) - Mémoires sur les effets électriques produits sous l’influence des rayons solaires. - Compte rendu académie des sciences, p. 561-566, 1er avril 1839 https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k2968p/f561.item.zoom
(2) - EINSTEIN (A.) - On a heuristic point of view about the creation and conversion of light. - Annalen der Physik, 17, p. 132-148 (1905) https://einsteinpapers.press.princeton.edu/vol2-trans/100
(3) - CHAPIN (M.), FULLER (C.S.), PEARSON (G.L.) - A new silicon p-n junction photocell for converting solar radiation into electrical power. - Journal of Applied Physics, 25, p. 676 (1954) Published Online : 14 May 2004D https://doi.org/10.1063/1.1721711
(4) - LAUGIER (A.), ROGER (J.A.) - Les photopiles solaires, du matériau au dispositive, du dispositive aux applications - . Technique et documentation (1981), Incluant BAYE (E.M.) Groupe Physique de Solide Énergie Solaire, CNRS Valbonne (1980).
(5) - MIT - The future of solar energy - (2015) http://energy.mit.edu/research/future-solar-energy/
pvcdrom (site éducatif ) https://www.pveducation.org/
pvresources (site éducatif) http://www.pvresources.com/en/introduction/introduction.php
pvgis (site éducatif et outils de calcul) https://photovoltaique-energie.fr/pvgis-logiciel-en-ligne-de-simulation.html
International Energy Agency – IEA-PVPS https://iea-pvps.org/publications/
International Renewable Energy Agency – IRENA https://www.irena.org/solar
Renewable Now – REN21 https://www.ren21.net/
Syndicat des énergies renouvelables – SER https://www.syndicat-energies-renouvelables.fr/les-energies- renouvelables/solaire/solaire-photovoltaique/
Institut National d’Energie Solaire – INES https://www.ines-solaire.org/...
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