III.8. Paramètres des cellules
photovoltaïques
A l'aide de la caractéristique courant -tension d'une
cellule (voire figure III.11) dans l'obscurité et sous
éclairement, il est possible d'évaluer les performances et le
comportement électrique de la cellule photovoltaïque [13-14].
Figure III.11: Caractéristique I-V et définitions
des paramètres photovoltaïque.
· La densité de courant de court circuit (Jsc), est
obtenue sur la caractéristique pour une tension de nulle. Elle est
proportionnelle à l'éclairement incident.
· La tension en circuit ouvert (Voc) mesurée sur la
caractéristique à courant nul.
e 'S
(III.11)
E ?
avec ' ATg
S .2 exp?
= nKBT
? ? le courant de saturation. A constante dépend de
matériau. Eg
? ?
le gap. N facteur d'idéalité.
· Jmax et Vmax, coordonnée de courant- tension
qui maximise la puissance délivrée par la cellule (rectangle
gris foncé). Plus cette zone rectangulaire est grande, plus la
caractéristique ressemble à un rectangle d'aire VocxIsc
(rectangle gris clair).
'nax = J . xVm.
(III.12)
· Le facteur de forme (FF) est le rapport des aires de ces
deux rectangles. Il représente une mesure de la qualité de
l'allure de la caractéristique I-V.
p VxJ
FF = . = m. .
VocxJSc VocxJSc
(III. 13)
· Le rendement de conversion photovoltaïque (ç)
s'exprime par le rapport:
ç
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p max = maxmax
% #"
p ~ p ~
|
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(III.14)
Où P, est la puissance lumineuse incidente
(W/cm²). Le rendement, souvent exprimé en pour-cent, est
un paramètre clef de productivité des cellules.
On note que, l'efficacité de transfert de charges,
elle dépend du champ interne. On peut attendre une valeur de 100% pour
une zone de champ fort, par exemple pour la jonction active. Dans une couche
homogène, cela nécessite pour l'exciton d'avoir une longueur de
diffusion proche de l'épaisseur de la couche. Le facteur de forme, peut
être pris proche de 1 (~0.8) si la résistance série est
faible (Rs < 50 0) et la résistance shunt grande (Rsh <25k0).
Nous allons étudier dans le chapitre suivant
l'influence de la température sur la forme de la caractéristique
I- V et par la suite sur les paramètres de la cellule
photovoltaïque organique.
IV.1. Introduction
Après la présentation de principe de
fonctionnement des cellules photovoltaïques organiques et les
modèles théoriques qui sert à modéliser la cellule
par un circuit électrique équivalent dans les chapitres
précédents et puisque la courbe courant - tension est la
caractéristique diagnostique pour la recherche et le
développement des cellules photovoltaïques, nous allons en premier
temps déterminer cette courbe utilisant un programme en MTLAB. Puis,
nous allons évaluer l'effet de la température sur les
paramètres d'une cellule photovoltaïque organique de type
ITO/PEDOT/CuPc/D5P/LiF- Al [14].
ITO: oxyde d'indium et d'étain.
PEDOT: poly(ethylene dioxythiophene)
CuPc: phthalocyanine de cuivre `donneur'.
D5P : dipentyl pérylène `accepteur'.
LiF : fluorure de lithium.
Al : aluminium.
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