III.3. Le rayonnement solaire
L'intensité lumineuse issue du soleil normalement
incidente sur la surface de la Terre est appelée la constante solaire.
Cette constante est approximativement d'une valeur de 1,4 kW/m²
au-dessus de la couche atmosphérique et est réduite sur Terre
à 1 kW/m² par réflexion et absorption des
particules présentes dans la couche atmosphérique. Cette perte
est appelée la masse d'air(AM) figure III.2 [08].
Soleil
Figure III.2: Trajet optique de rayonnement optique.
La désignation AM0 correspond à une masse d'air
nulle pour la lumière arrivant audessus de notre atmosphère
à incidence normale. Le titre AM1 correspond lui à une même
lumière arrivant à la surface terrestre. L'appellation AM1.5
désigne la masse d'air rencontrée pour la lumière arrivant
à 48.2° sur la surface du Terre, soit une lumière plus
faible du fait que
l'épaisseur de la couche atmosphérique
traversée est plus grande (figure III.2). De manière
générale, l'indice m associée à la masse d'air (AM
m) est calculé comme suit [13]:
1
sin(
(III.1)
A étant l'angle entre l'incidence des rayons lumineux et
l'horizontale à la terre.
Figure III.3: Densité spectrale l'éclairement
énergétique du rayonnement solaire direct. (a)
Rayonnement
solaire hors de l'atmosphère. (b). Rayonnement solaire direct au sol
pour une
hauteur du Soleil de 65 degrés et une atmosphère
claire standard.
Le tableau III.1 indique les valeurs de l'éclairement en
fonction du nombre de masse.
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0
|
1
|
1.5
|
2
|
|
E(0.m-2)
|
1353
|
335
|
-36
|
755
|
Tableau III.1 : L'éclairement solaire en fonction de
masse d'aire [06].
Le rayonnement électromagnétique transporte
à travers l'espace une certaine quantité d'énergie avec
une certaine répartition spectrale. L'énergie transportée
par unité de temps est la mesure naturelle de l'intensité d'un
faisceau. Un faisceau lumineux est caractérisé par la
quantité d'énergie qu'il transforme.
a. L'intensité lumineuse
L'intensité lumineuse d'une source dans une direction
donnée est le rapport [13]:
I d Ö
dÙ
(III.2)
dÙ : Le flux et dÖ : l'angle solide.
b. L'éclairement
On appel éclairement, la densité de puissance
reçue par une surface soumis à un flux lumineux. Il est
donné par le rapport [13]:
E Ö d =
dS
(III.3)
dS est la surface éclairée.
c. Luminance
La luminescence est l'intensité de la source par
unité de surface dans une direction donnée. Elle est
donnée par la relation suivante [13]:
~ = dl
dó
(III.4)
dó est la surface apparente de la source.
III.4. L'effet photovoltaïque
L'effet photovoltaïque est la transformation directe de
l'énergie lumineuse en énergie électrique par
l'intermédiaire d'une cellule photovoltaïque formé d'une
jonction PN. Le phénomène mis en oeuvre est celui de
l'interaction de la lumière avec le semi-conducteur. Pour cette
interaction, la lumière peut être considéré comme
composée de particule; les photons d'énergie qui est lié
à la longueurs d'onde par la relation [10]:
Eph : énergie du photon, h : constante de Planck, c:
vitesse de la lumière, ë: Longueur d'onde.
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