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. Schéma électrique équivalent d'une cellule photovoltaique - bois-eco-concept.fr. 10 -23). q: charge de l'électron (q = 1, 602. 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.
Schéma Équivalent Cellule Photovoltaique Pour
La cellule photovoltaïque est l'élément de base de la conversion photovoltaïque. Dans l'obscurité, elle se comporte comme une jonction PN (diode). Dans ces conditions, on retrouve pour une cellule la caractéristique courant - tension d'une jonction PN (cf. figure 1). L'animation suivante permet de visualiser cette caractéristique, après avoir choisi la convention: générateur ou récepteur, ainsi que le type d'éclairement. Figure 1: caractéristique jonction PN
Quand la cellule est illuminée, elle produit un courant d'autant plus élevé que l'éclairement est intense. Ce courant est proportionnel à l'éclairement. Schéma équivalent cellule photovoltaique.info. On retrouve donc la même caractéristique que ci-dessus, mais décalée vers le bas d'un courant I ph (photocourant) correspondant à l'intensité de l'éclairement. Enfin, notons que pour obtenir la caractéristique de courant-tension (cf. figure 2a), on prend comme référence pour le courant le sens opposé à I d (cf. figure 4), soit le sens du photocourant I ph. On peut aussi obtenir la caractéristique en puissance P = f(U), qui, pour des conditions d'éclairement et de température données met en évidence un point de fonctionnement à puissance maximum, comme visible sur la figure 2b.
Schéma Équivalent Cellule Photovoltaique Du
Lorsqu'ils frappent un élément semi-conducteur Un semi-conducteur est un matériau dont la capacité à conduire l'électricité (la conductivité), initialement faible, peut augmenter en fonction de certains facteurs...
comme le silicium Les cristaux de silicium sont issus de la silice, principal composant du sable et du quartz. Le silicium est un matériau semi-conducteur., ils arrachent des électrons à ses atomes L'atome est le constituant fondamental de la matière, la plus petite unité indivisible d'un élément chimique.... Ces électrons se mettent en mouvement, de façon désordonnée, à la recherche d'autres « trous » où se repositionner. Mais pour qu'il y ait un courant électrique, il faut que ces mouvements d'électrons aillent tous dans le même sens. Pour les y aider, on va associer deux types de silicium. Schéma équivalent cellule photovoltaique du. La face exposée au soleil est « dopée » avec des atomes de phosphore qui comportent plus d'électrons que le silicium, l'autre face est dopée avec des atomes de bore Le bore est un élément chimique (symbole B) de type métalloïde et semi-conducteur...
qui comportent moins d'électrons.
Schéma Équivalent Cellule Photovoltaique.Info
Figure 2a: caractéristique courant-tension
Figure 2b: caractéristique puissance-tension
De plus, l'utilisateur peut relever la caractéristique courant-tension d'une cellule en faisant varier la résistance aux bornes de cette cellule. L'applet est initialisé à l'essai en circuit ouvert. On peut prendre jusqu'à 10 points de mesure pour faire apparaître la caractéristique. Les points de mesure sont stockés sous forme de vecteurs de points, obtenus avec Matlab. Cellule Photovoltaïque – Sciences de l'Ingénieur. Cet applet montre comment on peut relever expérimentalement la caractéristique courant-tension d'une cellule photovoltaïque sans avoir à définir tous les paramètres de l'équation I=f(U). L'applet sera accompagné d'un schéma de montage. Figure 3: Schéma du montage
Figure 4: Caractéristique I=f(U)
Schéma Équivalent Cellule Photovoltaïque Solaire
La détermination
de la valeur exacte du courant I sc dépend du modèle choisi pour la cellule solaire. Pour une cellule
idéale, le courant de court-circuit est égal au courant I ph. Pour une cellule réelle qui utilise le modèle
à un seul exponentiel, le courant I sc devient encore plus compliqué.. Il croît avec l'intensité
d'illumination de la cellule et dépend de la surface éclairée, de la longueur d'onde du
rayonnement, de la mobilité des porteurs et de la température. I. Tension à circuit ouvert, Voc
La tension de circuit ouvert V oc, est la tension mesurée lorsqu'aucun courant ne circule dans le
dispositif photovoltaïque. Elle dépend essentiellement du type de cellule solaire (jonction p-n,
jonction Schottky), des matériaux de la couche active et de la nature des contacts couche
active-électrode. Elle dépend de plus de l'éclairement de la cellule. La résistance shunt. A partir de l'expression du courant
total de la cellule sous illumination, équation (I. 5) dans le cas d'un courant nul, on obtient son
expression:
𝑉 𝑐𝑜 = 𝐾𝑇
𝑞 𝐿𝑜𝑔 [ 𝐼 𝑝ℎ
𝐼𝑠 + 1] (I.
Figure II-11: Diagramme de bande d'énergie d'une cellule solaire à hétérojonction
AlGaAs/GaAs[47]. Le diagramme de bande d'énergie typique à une cellule solaire à hétérojonction
AlGaAs/GaAs est présenté dans la figure II-11 pour une structure (p + -AlGaAs / p- GaAs /
n-GaAs). Les principaux éléments dans la cellule sont:
- un contact ohmique supérieur (grille métallique) en: Ni-Al, Ag-Al
- un oxyde transparent conducteur (OTC): ZnO, Si 3 N 4
- une couche absorbante
- Un substrat: le plus utilisé est le verre sodé; on peut aussi utiliser des substrats flexibles
(type Upolex) ou métalliques. Schéma équivalent cellule photovoltaique pour. A ceci est parfois ajoutée une couche anti-reflet (MgF 2). Ces
matériaux ne sont pas choisis au hasard et doivent posséder des propriétés physico-chimiques
particulières [33]. Figure II-12. Exemple de structure d'une cellule solaire à hétérojonction AlGaAs/GaAs [47]. Les laboratoires HRL (Hughes Research Laboratories) ont reproduit l'une des meilleures
images réalisés à ce jour pour la caractéristique I-V d'une cellule solaire (AlGaAs / GaAs) de
surface (2cm 2cm) sous l'illumination AM 0 en l'absence de concentration solaire (voir
figure II-13).
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