Production de l'énergie photovoltaique à la société Nova Diffusion

II-3.3-2 b) L'influence de la température sur une cellule PV.

Dans le cas de cellules PV au silicium, le courant augmente d'environ 0,025 mA / cm² / °C alors que la tension décroît de 2,2 mV / °C. La baisse globale de puissance est d'environ de 0,4 % / °C. Ainsi, plus la température augmente et moins la cellule est performante. [11]

Figure 2.14 : Caractéristique courant tension d'un module PV à éclairement constant en fonction de la température. [10]

Pour estimer la température d'équilibre d'une cellule T_c à partir de la température ambiante T_a, on peut utiliser la formule de correction suivante : T_c = T_a + k x P_s où T_c (°K) : température d'équilibre de la cellule ; T_a (°K) : température ambiante ; k (°K m²/W) : Coefficient d'échauffement ; P_s (kW / m²) : Puissance de rayonnement solaire incident. Le coefficient k varie de 20 °K m²/W pour des modules inclinés à 10 ° et placés à 1 m du sol jusqu'à 30 °K m²/W pour des modules inclinés à 0 ° et placés à 0,1 m du sol. [11]

II-3.4 Technologies de cellules PV.

Tableau 2.4 : Technologies des cellules photovoltaïques.

Technologie	Rendement	Coût	Puissance	Limites	Forces
monocristallin	14% - 20%	5 $ /Wc	140 - 200 W/m^2	Productivité affectée par ombrage partiel	Puissance délivrée stable
poly cristallin	12% - 15%	2 $ /Wc	120 -- 150 W/m^2
Multi jonction	40%	élevé	400 W/ m2	Températures élevées dues à la concentration du rayonnement	Exploite large bande du spectre. Surface réduite
Silicium en ruban	9 à 11%	--	90 à 110 W/m^2	--	--
Couche mince sans silicium	7%	--	70 W/ m^2	Utilise métaux rares	--
Couche mince avec silicium (Si amorphe)	6 à 8%	--	60 à 80 W/ m^2	Performances instables	Sensible à faible luminosité
GaAs	18 à 20%	--	180 à 200 W/m^2	--	--
CIGS	10 à 12 %	--	100 à 120 W/m^2	--	--
CdTe	8%	--	80 W/m^2	--	--

Des technologies sur le marché en 2001, les cellules PV à base de silicium (voir annexe 2) représentent plus de 99 % du marché de la fabrication des cellules. [11]

STRUCTURE INTERNE DU SILICIUM.

Figure 2.15-a : Structure du silicium. [2]	Figure 2.15-b : Cristaux de siicium. Extrait de document de Photowatt. Source : Ecosystèmes

Les atomes de silicium cristallin sont rangés en lignes et en colonnes. On améliore sa conduction en ajoutant des atomes étrangers de même taille, qui possèdent un nombre d'électrons périphériques juste inférieur ou supérieur aux 4 électrons de valence du silicium : c'est le dopage, qui en apportant un excès de charge facilite le passage du courant. La mise en contact des zones à dopage opposé constitue une jonction pn.

Figure 2.15-c : Silicium de type P. [2]	Figure 2.15-d : Silicium de type N. [2]
Figure 2.16 : Jonction PN. [2]

A l'interface apparaît une zone de charge d'espace qui provient de la tendance des électrons excédentaires de la couche N à vouloir passer du côté P et des trous à vouloir passer du côté N. Cette distribution de charges électriques crée un champ électrostatique d'où dérive un potentiel Vd. En pratique, on calcule une valeur de cette barrière de potentiel à 300°K : Vd

= (Eg/q) - (0,4V à 0,5V), ce qui donne pour le silicium Vd = 1,12 eV/q - 0,45 V = 0,67V. Oüq = 1.602 · 10^-19 J est la charge de l'électron. [2]