Carte de l'ensoleillement en France
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L’énergie solaire photovoltaïque est une énergie électrique produite à partir du rayonnement solaire qui fait partie des énergies renouvelables. La cellule photovoltaïque est un composant électronique qui est la base des installations produisant cette énergie. Elle fonctionne sur le principe de l'effet photoélectrique. Plusieurs cellules sont reliées entre elles sur un module solaire photovoltaïque, plusieurs modules sont regroupés pour former une installation solaire. Cette installation produit de l'électricité qui peut être consommée sur place ou alimenter un réseau de distribution.
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fabrication du panneau solaire photovoltaïque
Pour protéger au mieux les cellules solaires des intempéries, elles sont réunies dans un module solaire. Ce panneau solaire est constitué d’une face supérieure en verre trempé parfaitement transparent et d’une face inférieure recouverte d’un film spécial (couche de Teldar). Entre ces deux faces, les cellules solaires sont insérées dans une masse étanche transparente et résistante aux UV. C’est l’encapsulation par feuilletage de film polymérisé à chaud d’acétate de vinyle (EVA). Cette technique d’encapsulation, très proche de la fabrication du verre blindé confère à la structure du panneau solaire une excellente résistance aux impacts. Ensuite, c’est l’assemblage avec joint d’étanchéité dans un cadre autoporteur en aluminium anodisé permettant un montage aisé et la fixation de la boîte de jonction destinée à recevoir le câblage nécessaire à l’exploitation du panneau photovoltaïque.
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Effet de l’éclairement sur le panneau solaire.
Une baisse de l’ensoleillement provoque une diminution de la création de paires électron-trou avec un courant à l’obscurité inchangé. Le courant du panneau solaire étant égal à la soustraction du photocourant et du courant de diode à l’obscurité, il y’a une baisse du courant solaire (Icc) proportionnelle à la variation de l’ensoleillement accompagnée d’ une très légère diminution de la tension Vco et donc un décalage du point Pmax du panneau solaire vers les puissances inférieures |
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Effet de la température sur le panneau photovoltaïque
Une élévation de la température (de jonction) des cellules solaires provoque un important accroissement de leur courant à l’obscurité et facilite une légère augmentation de la création de paires électron-trou. Le courant du panneau solaire étant égal à la soustraction du photocourant et du courant de diode à l’obscurité, il y’a une légère augmentation du courant Icc accompagnée d’une forte diminution de la tension Vco et donc un décalage du point Pmax vers les puissances inférieures.
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Caractéristique I(V) du panneau solaire photovoltaïque et tension nominale
Le panneau solaire photovoltaïque étant une association de cellules dolaires individuelles, sa caractéristique I(v) est directement liée à la caractéristique de la cellule solaire de base. De même que pour la cellule, la tension qui est présente lorsqu’il ne circule aucun courant est appelée tension en circuit ouvert (Voc). À l’opposé, le courant présent lorsqu’il n’y a aucune tension est appelé courant de court-circuit (Icc). Dans ces deux situations, aucune puissance n’est extraite du panneau photovoltaïque. La meilleure combinaison s’appelle le point de puissance maximale du panneau solaire photovoltaïque. La tension et le courant correspondants sont appelés tension à puissance maximale (Vpmax) et courant à puissance maximale (Ipmax). Le point de puissance maximale sert à déterminer le rendement nominal du panneau solaire el la puissance en ce point est exprimée en Wc (watt crête).
En cas de stockage de l’électricité solaire produite par les panneaux photovoltaïques dans des batteries stationnaires, ce sont celles-ci qui vont fixer la tension de fonctionnement du système, selon leur état de charge c.à.d par exemple entre 10,8 V et 14 V pour une batterie de 12 V nominal (tension différente de Vpmax).
Le courant solaire généré alors est donc forcément différent |
de Ipmax et la puissance solaire extraite du panneau photovoltaïque n’est pas égale à la puissance maximale.
Ceci reste toujours vrai, même si l’ensoleillement est de 1000W/m2 et la température des cellules de 25°c (conditions STC). Cette propriété intrinsèque de l’association batteries-panneaux solaires photovoltaïques fait qu’on parle de modules 12 V. |
Les différentes techniques de modules photovoltaïques
Il existe plusieurs techniques de modules solaires photovoltaïques :
- les modules solaires monocristallins possèdent un meilleur rendement au m² et sont essentiellement utilisés lorsque les espaces sont restreints. Le coût, plus élevé que celui d'une autre installation de même puissance, contrarie le développement de cette technique
- les modules solaires polycristallins ont actuellement le meilleur rapport qualité/prix, c'est pourquoi ce sont les plus utilisés. Ils ont un bon rendement et une bonne durée de vie (plus de 35 ans)
- les modules solaires amorphes auront certainement un bon avenir car ils peuvent être souples et ont une meilleure production par faible lumière. Cependant, le silicium amorphe possède un rendement divisé par deux par rapport à celui du cristallin, cette solution nécessite donc une plus grande surface pour la même puissance installée. Toutefois, le prix au m² installé est plus faible que pour des panneaux solaires composés de cellules.
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