CHAPITRE I Modélisation d`un panneau solaire

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CHAPITRE I Modélisation d’un panneau solaire
2012

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CHAPITRE I Modélisation d’un panneau solaire
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I.Généralités sur les cellules photovoltaïques
I.1.Introduction :
Les énergies renouvelables sont des énergies à ressource illimitée. Les énergies
renouvelables regroupent un certain nombre de filières technologiques selon la source
d’énergie valorisée et l’énergie utile obtenue. Il existe plusieurs types de sources d’énergies
renouvelables parmi eux : l’énergie hydroélectrique, l’énergie éolienne, l’énergie de la
biomasse et l’énergie photovoltaïque. Les sources d’énergies renouvelables proviennent
Directement ou indirectement du soleil. Elles sont donc disponibles indéfiniment tant que
celui-ci brillera. L’énergie photovoltaïque est la plus jeune des énergies renouvelables, elle a
l’avantage d’être non polluante, souple et fiable [4]. Les systèmes photovoltaïques sont
utilisés depuis 40 ans. Les applications ont commencé avec le programme spatial pour la
transmission radio des satellites. Elles se sont poursuivie ensuite avec les balises en mer et
l'équipement de sites isolés dans tous les pays du monde, en utilisant les batteries pour stocker
d'énergie électrique pendant les heures sans soleil [5].
I.2.Principe d’une cellule photovoltaïque :
Une cellule photovoltaïque est capteur constitué d’un matériau semi-conducteur absorbant
l’énergie lumineuse et la transformant directement en courant électrique le principe de
fonctionnement de cette cellule fait appel aux propriétés d’absorption du rayonnement
lumineux par des matériaux semi-conducteur. Ainsi le choix des matériaux utilisés pour
concevoir des cellules PV se fait en fonction des propriétés physiques de certains de leurs
électron susceptible d’être libérés de leurs atomes lorsqu’ils sont excités par des photons
provenant du spectre solaire et possédant une certaine quantité d’énergie selon leurs longueurs
d’onde. Une fois libérés, ces charge se déplacent dans le matériau formant globalement un
courant électrique de nature continu(DC).La circulation de ce courant donne alors
Naissance à une force électromotrice (fém.) aux bornes du semi-conducteur correspondant
ainsi au phénomène physique appelé effet photovoltaïque.
La figure (1.1) illustre la constitution d’une cellule photovoltaïque en silicium.

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Figure (1.1) Description d’une photopile ou cellule photovoltaïque
I.3 La cellule solaire :
On appelle cellule solaire un convertisseur qui permet la conversion de l’énergie
solaire en énergie électrique. La photopile ou cellule solaire est l’élément de base d’un
générateur photovoltaïque [6]
Il existe trois grands types de silicium : mono cristallin, poly cristallin et amorphe.
I.3.1 Cellule au silicium mono-cristallin :
Pour ce genre d’applications technologiques, le silicium pur est obtenu à partir de la
silice de quartz ou de sable par transformation chimique métallurgique.
Le silicium a un rendement électrique et une durée de vie de l’ordre de deux fois celle du
silicium amorphe, mais il est nettement plus cher[7].

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Figure (1.2) Cellule au Silicium Monocristallin[9]
I.3.2Cellule au silicium poly-cristallin :
Le silicium poly-cristallin est un matériau composé de cristaux juxtaposés obtenus par
moulage. Ce matériau est moins coûteux (que le mono-cristallin). Les cellules carrées ou
rectangulaires sont faciles à utiliser[7]
Figure (1.3) : Cellule au Silicium Poly-cristallin[9]
I.3.3 Cellule au silicium amorphe :
Le silicium absorbe le rayonnement solaire jusqu’à 100 fois mieux qu’en état
cristallin; les cellules sont constituées par des couches très minces[8]

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Figure (1.4) : Cellule au Silicium amorphe (couche mince)[9]
I.4 Jonction PN utilise comme capteur :
Une jonction PN est formée quand les semi-conducteurs de type n et de type p sont placés en
contact. Dans un tel dispositif, certains des électrons de conduction excessifs dans le matériau
émigrent rapidement au matériau de type p pour combler les trous de valence. Ceci provoque
un champ électrique fort et permanent à proximité de la jonction, comme il est montré ci-
dessous:
Figure (1.5.1) : La Jonction P-N
En polarisant électriquement une jonction PN classique à base de Silicium, on obtient
la caractéristique statique représentée en figure(1.5.2).