I-3. Types de cellules
La plupart des cellules solaires disponibles sur le
marché mondial, sont à base de silicium soit du type mono, poly
cristallin ou amorphe.
Les cellules monocristallines : ce sont
celles qui ont le meilleur rendement mais aussi celles qui ont le coût le
plus élevé, du fait d'une fabrication compliquée.
Les cellules poly cristallines : leur conception étant
plus facile, leur coût de fabrication est moins important, cependant leur
rendement est plus faible.
Les cellules amorphes : elles ont un faible
rendement, mais ne nécessitent que de très faibles
épaisseurs de silicium et ont un coût peu élevé.
Elles sont utilisées couramment dans de petits produits de consommation
telle que des calculatrices solaires ou encore des montres.
I-3-1. Rendement d'une cellule
Le tableau 1 suivant présente les cellules en silicium
avec leurs rendements. En effet, on note les cellules amorphes, mono et poly
cristallines. Pour chaque type de cellule, le rendement en laboratoire et en
production sont présentés.
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Tableau 1: Les différents types de
cellules en silicium et leurs rendements
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Technologie de cellules
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Rendement en laboratoire
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Rendement production
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Silicium amorphe (a-Si)
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13%
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5-9%
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Silicium poly cristallin (p-Si)
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19,8%
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11 à 15 %
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Silicium monocristallin (m-Si)
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24,7%
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13 à 17%
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Le rendement de la CPV peut être déterminé
par la formule (1.2) suivante [7].
Pm
STc = (1.2)
ETcXScellule
STc : le rendement de la
cellule photovoltaïque Pm : la puissance
produite par un module PV
ETc : l'éclairement
absorbé par la cellule et Scellule : la
surface de la cellule [m2]
Ce rendement dépend de plusieurs facteurs:
o Réflexion à la surface.
o Température de jonction des cellules.
o Type de matériau utilisé et technique de
fabrication.
o La résistance série et parallèle
responsables des pertes par effet Joule.
o Absorption incomplète et excès d'énergie
des photons absorbés.
I-3-2. Le module photovoltaïque
Un module est constitué de cellules associées en
série/parallèle encapsulées et protégées de
l'humidité par un matériau qui enrobe les cellules. Celui-ci est
l'Acétate d'éthylène-vinyle (EVA). La face avant du module
doit être en verre qui a les caractéristiques suivantes :
- Bonne transparence.
- Résistance à l'impact et à l'abrasion.
- Etanchéité à l'humidité.
La face arrière est généralement
réalisée soit en verre (modules dits «bi-verre») soit
en
composite tedlar/alu/tedlar (polyéthylène).
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La figure I.5 suivante montre la constitution du MPV.
Figure I.5: Constitution d'un module PV
Le module lui-même doit être protégé
afin d'augmenter sa durée de vie en évitant notamment des pannes
destructrices liées à l'association des cellules et de leur
fonctionnement en cas d'ombrage. Deux types de protection sont
généralement indispensables au bon fonctionnement d'un module
photovoltaïque.
· La protection par diodes parallèles (ou
by-pass) : a pour but de protéger une série de cellules
dans le cas d'un déséquilibre lié à la
défectuosité d'une ou plusieurs des cellules de cette
série ou d'un ombrage sur certaines cellules.
· La diode série: placée
entre le module et la batterie, elle empêche pendant l'obscurité
le retour de courant vers le module. Elle est dans ce cas appelée encore
diode anti-retour. La protection des modules par les diodes anti-retour et
by-pass est présentée dans la figure I.6 suivante.
Figure I.6: Protection des modules par les
diodes anti retour et by-pass
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