Camille Roger

Camille Roger
Amandine Vibert
Travaux Pratiques :
Solaire Photovoltaïque
Objectifs :
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Cerner les différentes technologies, amorphe, monocristallin et polycristallin,
Evaluer les caractéristiques électriques de la cellule polycristalline suivant différents
points,
Calculer expérimentalement le rendement de la cellule polycristalline,
Comprendre le fonctionnement d’un régulateur photovoltaïque.
Etude comparative des 3 types de cellules PV :
Grâce aux appareils de mesure présents avec la maquette, nous avons mesurer les tensions à
vide, Uc, et les courants de court-circuit, Icc, des différentes cellules présentées ci-dessous.
Type de cellule
Amorphe
Tension à vide
[V] 4.06
Courant de court-circuit [mA] 2.9
Monocristallin
0.444
130
Polycristallin
0.455
140
L’amorphe sera plus généralement utilisé sur des gadgets nécessitent peu de puissance mais
une tension minimum de 4.5V. A contrario, son faible coût peut jouer en sa faveur sur des
installations de grandes superficies.
Quant à eux, le mono et polycristallin conviendront plus pour des particuliers ou des
installations de grandes puissances.
Influence de l’inclinaison de l’ensoleillement sur la puissance électrique produite :
Le but de l’expérience est de montrer l’influence de l’angle auquel la cellule photovoltaïque
reçoit le rayonnement, sur ses performances.
Pour ce faire, on mesure la tension et le courant à ses bornes, de façon à pouvoir ensuite tracer
les courbes caractéristiques courant-tension pour des angles α donnés. Les mesures se feront
ici à α=90°, α=60°, α=30° et α=0°. On peut voir la représentation graphique ci-dessous.
Les courbes jaunes et bleus représentent respectivement les angles α=30° puis α=0°. On
remarque que l’angle d’incidence a un effet direct sur la production de courant de la cellule
photovoltaïque. En effet, plus l’angle d’incidence s’éloigne de la verticale, plus le courant est
bas et donc plus la puissance électrique produite diminue.
Note : La tension à vide de la cellule est toujours la même, quelque soit l’angle d’arrivée des
rayons.
Cela nous incite à conclure, que si nous voulons travailler dans les conditions optimales, il
faudrait que les panneaux photovoltaïques soient directement perpendiculaires aux rayons
incidents du Soleil. Ce qui équivaut à dire qu’il faudrait utiliser des trackers. Cependant, cela
a un coût d’investissement non négligeable.
Rendement de la cellule photovoltaïque :
La formule du rendement est la suivante
η = Pout/(A×E)
Avec,
o Pout, la puissance recueillie à la sortie de la cellule en W,
o A, l’aire de la cellule en m² et
o E, l’éclairement en W/m².
Pour calculer ce rendement, on se met donc à la position où la cellule fonctionne de façon
optimum et on relève les valeurs de tension, de courant ainsi que l’éclairement. Ce qui nous
donne les valeurs suivantes,
o
o
o
o
U = 17V
I = 0,035 A
E = 994 W/m²
A = 0,010192 m²
A partir de ces données, on calcule le rendement.
η = (U×I)/(A×E) = (17×0,035)/(994×0,10192)
η = 5,9%
On remarque alors que le rendement de la cellule est anormalement faible par rapport aux
ordres de grandeur dont nous disposons pour les cellules photovoltaïques polycristallines. Les
valeurs de rendement sont aux alentours de 13%.
Lors de la mesure de l’éclairement, on remarque que l’appareil de mesure ne se situe pas au
niveau même de la cellule, mais qu’elle se trouve plus près de la source lumineuse. Or un
simple centimètre de différence peut équivaloir à environ 100 W/m² de différence
d’éclairement si ce n’est plus.
A cette raison s’ajoute le fait que la lampe dont nous disposons ne produit pas de la lumière
blanche pure. Mais son effet sur le rendement est minime.
Comportement du régulateur :
Il s’agit ici d’une étude qualitative du comportement du régulateur. Cela nous permettra de
voir quel est son rôle dans différentes situations.
Ces situations sont modélisées sur une maquette avec un moteur, une lampe et une LED. Nous
ne pourrons cependant pas toutes les présenter car il se trouve que la batterie est à moitié
pleine. Grâce à un ampèremètre, on vérifiera l’intensité entrante ou sortante de la batterie.
On devine qu’en absence de lumière du soleil, la batterie fournit toute la puissance nécessaire
aux appareils pour qu’ils fonctionnent. Lorsque le soleil est présent, elle ne fournit que ce que
le panneau solaire est incapable de leur donner. Elle joue un rôle complémentaire.
Qualitativement, on voit que lorsque le panneau n’est pas éclairé la batterie fournit tout ce qui
est nécessaire aux diverses installation pour fonctionner. On le vérifie grâce à un
ampèremètre. Quand le panneau est éclairé, on voit que l’intensité fournit est moins
importante. Le panneau délivre une intensité qui est fournit au matériel mais cela ne couvre
pas le besoin total en énergie.