Cours Cellules et modules PV

L’essentiel à retenir en photovoltaïque pour passer le QCM Page 1
Ce résumé est un mémo qui rappelle les points essentiels à retenir et n’exclue en aucun cas la révision
avec le support de cours (et éventuellement les notes que vous avez prises et revoir les vidéos)
1) Deux technologies de cellules photovoltaïques sont présentes majoritairement aujourd'hui sur le marché :
 Les cellules dites cristallines (silicium monocristallin ou poly-cristallin) épaisseur entre 200 et 300
µ
m
 Les cellules dites couches minces (silicium amorphe) épaisseur entre 1 et 3
µ
m
2) La fabrication des cellules photovoltaïques se résume en 5 étapes :
1. La silice: matière première d'une cellule photovoltaïque
2. Extraction purification du silicium photovoltaïque
3. Obtention des lingots de silicium
4. Obtention des wafers photovoltaïques
5. Le dopage et jonction P-N
3) Une cellule photovoltaïque transforme l’énergie des photons des rayons solaire en une énergie électrique (courant
continu), c’est l’effet photovoltaïque qui est à l’origine du phénomène. On assimile ainsi une cellule PV à une
photopile
4) Un module photovoltaïque consiste à regrouper des cellules photovoltaïques en série ou en parallèle afin de permettre
leur utilisation à des tensions et courants pratiques, tout en assurant leur isolation électrique et leur protection contre
les facteurs extérieurs tels que l'humidité, la pluie, la neige, la poussière, la corrosion ou les chocs mécaniques.
5) La fabrication des modules photovoltaïques se résume en 4 étapes :
1. Les constituants d'un module photovoltaïque
2. Assemblage des cellules photovoltaïques
3. Etape de lamination
4. Etape de polymérisation
6) Comparaison entre les différentes technologies de cellules :
Technologie
et
Aspect physique
Rendement
d’un
module Durée de vie Avantages Inconvénients
Surface
PV
nécessaire
1 kWC
Monocristallin
(coins arrondis)
13 – 17 %
20 ans à 90%
PC
30 ans à 80%
PC
Meilleur rapport
puissance /surface
(~150 Wc/m2)
Chère et forte consommation
en énergie pour la production
 Performance diminue en cas de
faible luminosité.
7 à 8 m2
Polycristallin
(forme carrée)
9– 15 %
10 ans à 90%
PC
25 ans à 80%
PC
Bon rapport coût
puissance /surface
(~100 Wc/m2)
 Assez chère, 2 à 3 fois
moins d’énergie pour la
production que le mono
Faible rendement sous un faible
éclairement.
9 à 11 m2
Amorphe
(calculatrice )
4 – 9 % 10 ans
Meilleur coût par Wc
 Moindre perte de
rendement :
- Si la T° augmente
- Si le ciel est couvert
 Intégration sur supports
souples ou rigides
Faible rendement ((~60 Wc/m2)
donc grande surface de capteurs,
 Performance diminue au cours du
temps.
 Faible durée de vie.
16 à 20 m2
Cours Cellules et modules PV L’essentiel à retenir

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7) On peut avoir 4 types de modules :
Module laminé (c'est-à-dire sans cadre) : mono-verre ou bi-verre
Module cadré : mono-verre ou bi-verre
8) Caractéristiques des cellules (ou modules)
a) Le courant ICC est peu supérieur du courant IMPP.
b) La tension à vide UCO est supérieur à la tension UMPP.
c) La puissance PMPP correspond à la puissance
au « Maximum Power Peak » ou « point de puissance maximum »
9) Influence de l’éclairement
 Les courants (ICC et IMPP) ainsi que la puissance PMPP sont proportionnels à l’éclairement.
 Les tensions (UC0 et UMPP) varient peu avec l’éclairement.
10) Influence de la température
a) La tension UC0 décroit de 0,34% /°C pour un silicium cristallin si la température dépasse la T°STC (25°C).
b) La tension UC0 décroit de 0,21% /°C pour l’amorphe si la température dépasse la T°STC (25°C).
c) La puissance PMPP décroit de 0,5% /°C pour un silicium cristallin si la température dépasse la T°STC (25°C).
d) Le courant ICC0 augmente légèrement 0,04% /°C pour un silicium cristallin si la température dépasse la T°STC .
Attention :
- La tension UC0 et PMPP augmente pour silicium cristallin quand la température descend en dessous de 0°
11) La certification des modules :
 CEI 61646 pour cellule couche mince.
 CEI 61215 pour le silicium cristallin (mono ou poly).
12) La tension maximum supportée par les modules est entre : 750 V et 1000 V.
13) Le temps de retour énergétique des modules d'un système photovoltaïque raccordé réseau est le temps de fonction
-nement d’une cellule pour produire en retour l'énergie qui a été nécessaire à sa fabrication, on estime qu’il faut :
 De 2 à 4 ans pour un système PV utilisant des cellules poly cristallines.
 Moins de 15 à 18 mois pour un système PV utilisant des modules photovoltaïques amorphes.
14) Pour un générateur PV raccordé au réseau avec fonction de sécurisation, il faut nécessairement un parc de batteries.
15) Un générateur PV raccordé réseau avec fonction de sécurisation est un système PV permettant une autonomie en cas
de coupure du réseau
16) La mesure de l’ensoleillement sur un générateur PV se réalise par une cellule de référence.
17) Le rendement du module Est :
Courant (A)
Tension (V)
Icc
Impp
Umpp Uco
P
mpp
η
module = --------------------------------
P
C
E
STC
x S
Hors tout module

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Exemple 1 : Si la tension de puissance maximale d’un module PV au silicium cristallin est de 20V (à la T°STC),
alors quelle est la tension de puissance maximum à 65 °C (température du module) et 1000 W/m2 d’éclairement ?
Formule quand la tension chute UT° = U25°C [1-0.34%x(T°-25°C)] 
Application numérique : 
Exemple2 : Quel est le courant de court-circuit et la tension circuit ouvert d’un champ PV composé de 2 chaines
de 8 modules TE2000 (Voir notice des modules de la maquette) ?
Exemple3 : Quelle est surface nécessaire en toiture pour installer un champ PV de 3 kWc au silicium amorphe
et au silicium monocristallin ?
0.34x(T°-25°C)
100
1-
U
T°
= U
25°C
0.34x(65-25)
100
1-
U
T°
= 20 x
U
T°
= 17,3 V