Physique du rayonnement solaire
Électricité photovoltaïque - Principes

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

• 1.2 - Rayonnement perçu au sol : rôle de l’atmosphère

  Figure 2 - Spectre de rayonnement du Soleil et raies d’absorption par l’atmosphère Figure 3 - Trois composantes du rayonnement solaire global

2 - Physique du composant photovoltaïque

• 2.1 - Électrons dans un potentiel périodique, schéma de bandes

  Figure 4 - Exemple de structures de bandes d’énergie de semi-conducteurs à gap indirect (Ge et Si) et à gap direct (AsGa) Figure 5 - Absorption optique des semi-conducteurs à gap direct et à gap 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

• 2.3 - Effet photovoltaïque

  Figure 8 - Génération des paires électron-trou dans le réseau cristallin du silicium 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 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 - Module photovoltaïque

  Figure 15 - Assemblage de cellules Figure 16 - Exemple d’un module (Canadian Solar) de 465 W composé de 120 cellules (2 × 10 × 6) de 190 mm × 113 mm

• 4.3 - Problème du stockage de l’énergie photovoltaïque

• 4.4 - Effet de la température d’utilisation sur le module photovoltaïque

  Figure 17 - Évolution des performances d’un module photovoltaïque en fonction de la température d’utilisation

• 4.5 - Modules hybrides photovoltaïque-thermique

  Figure 18 - Schéma de principe d’un module hybride (capteur photovoltaïque et capteur à air)

• 4.6 - Champs de modules et cellules sous concentration

  Figure 19 - Exemples de modules photovoltaïques avec lentilles de concentration

• 4.7 - Dimensionnement d’une installation photovoltaïque

  Figure 20 - Rayonnement solaire reçu en France sur un plan d’inclinaison égal à la latitude et orienté vers le sud Figure 21 - Détermination graphique du facteur de forme FF

5 - Conclusion

6 - Sigles