1-5 Caractéristiques électriques d'une
cellule solaire :
1-5-1 Caractéristiques courant-tension et
schémas équivalents :
Le tracé de la variation de la densité de
courant en fonction de la tension d?une cellule P V dans l?obscurité et
sous illumination (figure 1.5) permet d?accéder à bon nombre de
paramètres physiques caractéristiques du composant.
Figure 1.5- Caractéristiques courant/tension d'une
cellule PV a) obscurité b) sous éclairement.
On peut voir clairement dans cette figure que dans
l?obscurité la caractéristique courant/tension passe par
l?origine tandis que la courbe sous illumination est décalée par
rapport à la première d?une valeur Icc qui traduit la
génération constante du courant par la lumière
a)* pour une cellule solaire non éclairée on a :
I = Is [exp ( ) - 1]
Avec : Is le courant de saturation ; q charge de
l?électron ; n facteur d?idéalité
de la diode ; K constante de Boltzmann.
b)* pour une cellule sous éclairement on a :
Un courant supplémentaire inverse Iph vient
s?ajouter (avec Iph : photocourant) on a :
I = Is [exp ( ) - 1] - Iph
·Si l?on considère le cas simple d?une cellule
idéale à jonction donneur-accepteur soumise à un flux
lumineux, celle-ci fonctionne comme un générateur de courant. Sa
caractéristique est comparable à celle d?une cellule
photovoltaïque en silicium .Son schéma équivalent est
représenté par une diode idéale montée en
parallèle avec une source de courant (figure 1.6). Les
résistances séries Rs et shunt Rsh modélisent les pertes
engendrés par la résistivité des couches et la
présence de courants de fuite [4].
Figure 1.6- schéma équivalent d?une cellule
solaire inorganique.
·Pour une cellule PV organique il est
nécessaire d?introduire : D2 une deuxième
diode ; C une
capacité supplémentaire qui prend en compte les
phénomènes de
charge et décharge ainsi que d?autre
effets qui dépendent du temps ; Rsh2 une
deuxième résistance shunt qui rend compte de la
recombinaison des charges au
voisinage des éléctrodes.Cette
résistance est prise en compte seulement si Rs < Rsh et
Rs <
Rsh2 ; avec Rs résistance série liée à la
résistivité volumique et à l?impédance
Figure 1.7- schéma équivalent d?une cellule
solaire organique.
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des électrodes et des matériaux [4] ;Rsh est une
résistance shunt liée aux effets de bord et aux recombinaisons
volumiques.
1-5-2 Paramètres des cellules photovoltaïques
:
Les paramètres des cellules photovoltaïques (Icc,
Vco, FF, ç) extraits des caractéristiques courant-tension,
permettent de comparer différentes cellules éclairées dans
des conditions identiques. Ces paramètres sont définis comme
suit :
1-5-2-1 Courant de court-circuit Icc
:
Le courant le plus important que l?on puise obtenir avec une
cellule solaire. Iiaugmente généralement avec
l?intensité d?illumination et dépend : de la surface
éclairée, de la longueur d?onde du rayonnement
incident, de la mobilité des porteurs et de la température. Icc
est la valeur du courant lorsque la tension V=0.
1-5-2-2 Tension à circuit-ouvert Vco :
C?est la tension mesurée lorsqu?aucun courant ne
circule dans le dispositif P.V .Elle dépend du type de cellule solaire,
des matériaux de la couche active, et de l?éclairement de la
cellule.
Vco est donné par Vco = ln ( + 1)
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