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Tuesday, 11 June 2024

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Le modèle mathématique associé à une cellule se trouve à partir de celui d'une jonction PN. On y ajoute le courant I ph, proportionnel à l'éclairement, ainsi qu'un terme modélisant les phénomènes internes. Le courant I issu de la cellule s'écrit alors: avec:. I ph: photocourant, ou courant généré par l'éclairement (A). I 0d: courant de saturation de la diode (A). R s: résistance série (W). R sh: résistance shunt (W). k: constante de Boltzmann (k = 1, 38. 10 -23). q: charge de l'électron (q = 1, 602. Schéma équivalent cellule photovoltaïque solaire. 10 -19 C). T: température de la cellule (°K) On peut déduire de cette expression un schéma équivalent, comme le montre la figure 1: Figure 1: schéma équivalent d'une cellule photovoltaïque La diode modélise le comportement de la cellule dans l'obscurité. Le générateur de courant modélise le courant I ph généré par un éclairement. Enfin, les deux résistances modélisent les pertes internes:. Résistance série R s: modélise les pertes ohmiques du matériau.. Résistance shunt R sh: modélise les courants parasites qui traversent la cellule.

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En conséquent, si les schémas équivalents intègrent parfois un générateur de Thévenin, souvent également, ils intègrent un générateur de Norton. → Dans l’obscurité, le schéma équivalent de la cellule photovoltaïque est une diode. → Une fois illuminée, elle se comporte en inverse comme une source de courant de forte conductance. C’est donc cette conductance qui est représentée par un shunt parallèle, car elle est faible [de l’ordre de 1 Ω pour un quart de cellule polycristalline 5 cm * 5 cm à température ambiante normale. Elle est en parallèle avec une diode idéale. Schéma équivalent cellule photovoltaique de la. •2► Régulateur de charge des panneaux photovoltaïques Les panneaux photovoltaïques ont une particularité: ils peuvent être court-circuités ou peuvent voir leur circuit s'ouvrir sans dommage. Cette caractéristique a donné naissance à deux méthodes principales de contrôle de la charge de la batterie: le régulateur série linéaire et le régulateur shunt linéaire. Dès que les critères de fin de charge de la batterie commencent à être atteints (tension de la batterie ou mieux encore, son état de charge), le courant du panneau photovoltaïque est réduit de façon progressive jusqu'à le court-circuiter (shunt) ou en ouvrant le circuit électrique (série).

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Cependant, le problème de recombinaison en surface rencontré dans la cellule photovoltaïque à homojonction est remplacé par le problème des recombinaisons au niveau de l'interface. Il est à signaler que le taux de recombinaison au niveau de l'interface est considérablement inférieur au taux de recombinaison au niveau de la surface. Cette comparaison est valable dans le cas où le matériau à large bande interdite est passif, c'est-à-dire, présente une faible absorption et une recombinaison nulle [44] Le GaAs est le semi-conducteur monocristallin le plus utilisé, ou souvent, les solutions solides (Al, Ga)As. C'est le matériau le plus performant du point de vue rendement de conversion, bien que sa densité soit 203 fois supérieure à celle du silicium [30]. Schéma équivalent et caractéristique courant-tension de la cellule solaire:. Les cellules solaires à base de l'arséniure de gallium sont largement utilisées, plus particulièrement aux applications spatiales, et ceci à cause de leur rendement élevé et leur faible dégradation face aux irradiations spatiales. Ce pendant, un problème important s'opposait au développement des cellules solaires au GaAs, à savoir celui de la vitesse de recombinaison en surface.

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C'est la raison pour laquelle le rendement réalisé pour les premières cellules solaires était seulement de l'ordre de 10%. Ce problème a été résolu partiellement grâce à la croissance d'une couche de Al x Ga 1-x As sur la surface du GaAs. Les deux matériaux ayant des paramètres cristallins voisins, peu de défauts et de centres de recombinaison pouvant exister à l'interface entre les deux semi-conducteurs. C'est ainsi que le rendement des cellules au GaAs a dépassé la première fois 20% [45]. La cellule supérieure étant une hétérostructure Al x Ga 1-x As/GaAs. Schéma équivalent cellule photovoltaïque www. L'état graduel de la bande interdite de la couche AlGaAs résulte en un champ interne qui réduit les pertes par recombinaison à la surface et en volume [46]. Il a été découvert que l'interface AlGaAs/GaAs est caractérisée par une faible densité de défauts étendus en raison des mêmes paramètres de réseau à la température de croissance des couches épitaxiales. Celle-ci a fournie dans les cellules solaires basées sur des structures AlGaAs/GaAs une faible vitesse de recombinaison surfacique (S) et deux côtés porteurs de collecte avec un rendement élevé η = 25-27%.

Questions 1. Déterminer graphiquement les valeurs de et de (cette dernière doit être extrapolée) Lancer le module Geogebra Vous devez vous connecter sur GeoGebra afin de sauvegarder votre travail 2. Doc. 2 (⇧) À partir du graphique représentant l'évolution de la puissance électrique en fonction de la tension, déterminer la valeur de la puissance maximale délivrée par la cellule. En déduire les valeurs de et correspondantes. 3. Sur la caractéristique, placer le point de fonctionnement correspondant au couple. Chapitre 5: Capteurs solaires photovoltaïques: . Caractéristiques électriques d'une cellule photovoltaïque. Ce point a-t-il une position particulière sur le graphe? 4. La puissance radiative reçue est. Calculer la puissance reçue par la cellule. En déduire la valeur du rendement du capteur. Commenter le résultat.