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On peut utiliser du tellurure de cadmium ou du CIGS (cuivre / indium / gallium / sélénium). Les rendements en laboratoire sont proches de ceux du silicium (22, 1% et 23, 3% respectivement). Le silicium peut également être utilisé en couches minces s'il est sous sa forme « amorphe » (non cristallisée). C'est la technologie rencontrée depuis longtemps dans les petites calculatrices mais le rendement est plus faible. Schéma équivalent cellule photovoltaique et. Les cellules organiques 1 micron: l'épaisseur (1/1000 de mm) du semi-conducteur déposé pour fabriquer les cellules photovoltaïques à couches minces. Fondées sur des molécules ou des polymères de la chimie organique et non plus sur des semi-conducteurs minéraux comme les précédentes, elles commencent à avoir des applications. Leurs rendements sont encore faibles et la stabilité à long terme n'est pas suffisante mais ces cellules pourraient avoir un très bas coût de production. On rencontre aussi des cellules à pigments photosensibles inspirées de la photosynthèse La photosynthèse est le processus par lequel les plantes (sous l'action de la lumière du soleil) transforment le CO2 et l'eau en matière végétale... végétale appelées cellules à colorants.
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répartition spectrale du rayonnement dit AM. 1, 5 f. Influence de la température L'influence de la température est non négligeable sur une cellule photovoltaïque. Pour le silicium, lorsque la température augmente, le courant augmente d'environ 0, 025 mA/cm2/°C alors que la tension décroît de 2, 2 mV/°C/cellule. Schéma équivalent cellule photovoltaïque www. Cela se traduit par une baisse de puissance d'environ 0, 4%/°C. Cette influence devra être prise en compte lors du dimensionnement du générateur photovoltaïque.
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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 cellule photovoltaique avec. 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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Figure 5: Influence des résistances série et shunt sur la caractéristique courant-tension d'une cellule photovoltaïque 2. 2. La caractéristique courant-tension d'une cellule photovoltaïque Figure 6: Caractéristique courant-tension d'une cellule photovoltaïque La courbe caractéristique d'une cellule PV représente la variation du courant qu'elle produit en fonction de la tension aux bornes de la cellule. Cette courbe est établie dans des conditions ambiantes de fonctionnement données. En effet, le fonctionnement des cellules photovoltaïques dépend des conditions d'ensoleillement et de température à la surface de la cellule. Chapitre 5: Capteurs solaires photovoltaïques: . Caractéristiques électriques d'une cellule photovoltaïque. Ainsi, chaque courbe courant-tension correspond à des conditions spécifiques de fonctionnement. Si par exemple la température de la surface évolue, la courbe n'est plus la même. 2. 3. Grandeurs caractéristiques a. Tension de circuit ouvert V CO (pour I CO = 0) On l'obtient en branchant directement un voltmètre aux bornes de la cellule. b. Courant de court-circuit I CC (pour V CC = 0): tension nulle correspondant au courant maximum obtient sa valeur en branchant un ampèremètre aux bornes de la cellule.
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Cette double face devient une sorte de pile: le côté très chargé en électrons devient la borne négative (N), le côté avec moins d'électrons devient la borne positive (P). Entre les deux il se crée un champ électrique. Quand les photons viennent exciter les électrons, ceux-ci vont migrer vers la zone N grâce au champ électrique, tandis que les « trous » vont vers la zone P. Cellule Photovoltaïque – Sciences de l'Ingénieur. Ils sont récupérés par des contacts électriques déposés à la surface des deux zones avant d'aller dans le circuit extérieur sous forme d'énergie électrique. Un courant continu se créé. Une couche anti-reflet permet d'éviter que trop de photons se perdent en étant réfléchis par la surface. Voir le schéma. Le rendement d'une cellule photovoltaïque Le rendement est le rapport entre la puissance En physique, la puissance représente la quantité d'énergie fournie par un système par unité de temps... électrique produite et la puissance lumineuse qui tombe sur la cellule. Pour définir celui-ci, les cellules, rassemblées en modules puis en panneaux, sont étalonnées en étant placées face à un simulateur solaire, qui reproduit les conditions optimales: un ensoleillement de 1 000 W de lumière par mètre carré, une température ambiante de 25° C.
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Figure II-13: Caractéristique I-V mesurée pour une cellule solaire AlGaAs / GaAs[47] II. 4 Conclusion: Dans ce chapitre, nous avons présenté les principaux concepts et relations liés à l'étude des caractéristiques électriques des cellules solaires. A la fin nous avons concentré sur la spécificité des cellules solaires à hétérojonction AlGaAs/GaAs par rapport aux cellules solaires conventionnelles (homojonctions); notamment dans le rendement de conversion élevé, la faible dégradation face aux irradiations spatiales et la réduction des recombinaisons au niveau de l'interface AlGaAs/GaAs. III. 1 Introduction: Dans ce travail nous allons étudier les caractéristiques électriques de la cellule solaire à hétérojonction (AlGaAs / GaAs) de structure p+pn et n+np où la couche (AlGaAs) fortement dopée est utilisée comme une couche fenêtre, suivie des couches émetteur et base en (GaAs). Schéma équivalent et caractéristique courant-tension de la cellule solaire:. Nous considérons les deux cas où la structure est avec un substrat épais en (GaAs) et sans substrat. L'étude est réalisée par l'application du logiciel de simulation numérique sophistiqué SILVACO-ATLAS.
Trois points sont importants sur cette courbe: Le point de puissance maximale ( Maximum Power Point – MPP): c'est le point de fonctionnement pour lequel la puissance délivrée est maximale. Le courant de court-circuit noté \(I_{cc}\): il s'agit du courant qui traverse la cellule photovoltaïque lorsque celle-ci est en court-circuit (la tension à ses bornes est alors nulle). La tension en circuit ouvert notée \(U_{co}\): il s'agit de la tension aux bornes de la cellule lorsque celle-ci est en circuit ouvert (le courant la traversant est alors nul). Modélisation Une cellule photovoltaïque peut être modélisée par le circuit équivalent suivant: En utilisant l' équation de Shockley pour modéliser la diode, et à l'aide des lois fondamentales de l'électricité, écrire la relation reliant \(U\) et \(I\). Correction \(I=I_{ph0}\frac{I_r}{I_{r0}}-I_D\left(\text{e}^{\frac{V+I\;R_s}{N\;V_t}}-1\right)-\frac{V+I\;R_s}{R_p}\) Version interactive Simulation avec MATLAB/Simscape La bibliothèque Simscape/Electrical possède un modèle de cellule photovoltaïque: Activité Pour obtenir la courbe caractéristique, il faut: faire varier la charge (résistance) afin de déplacer le point de fonctionnement de la cellule, connecter des capteurs: voltmètre et ampèremètre, relier les signaux physiques à un graphique XY.