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Idéalement, on peut négliger R s et I devant U, puis travailler avec un modèle simplifié: Comme la résistance shunt est beaucoup plus élevée que la résistance série, on peut encore négliger le courant dévié dans R sh. On obtient: Le schéma équivalent de la figure 2 correspondant est celui de la cellule idéale: Figure 2: schéma équivalent simplifié
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c. La puissance maximale d'une cellule Une cellule PV possède un point pour lequel sa puissance débitée est maximum. Ce point est tangent à une courbe d'isopuissance. On la nomme P max. d.Schéma Équivalent Cellule Photovoltaique D
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. Schéma équivalent cellule photovoltaique au. 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. 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.
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6) Deux régimes peuvent être observés suivant le degré d'éclairement (Figure I. 7). Régime des faibles flux lumineux: dans ce cas, I ph << I s, ce qui permet d'écrire: 𝐿𝑜𝑔 [1 + 𝐼 𝑝ℎ 𝐼 𝑠] ≃ 𝐼 𝑝ℎ 𝐼 𝑠, d'où 𝑉 𝑐𝑜 ≃ 𝐾𝑇 𝑞 𝐼𝑝ℎ 𝐼 𝑠: c'est la zone de comportement linéaire de lacellule. La formule précédente peut s'écrire aussi V co = R 0 I ph, en posant 𝑅 0 = 𝐾𝑇 1 𝐼𝑠: R 0 est la résistance interne de la diode en polarisation externe nulle (circuit ouvert) et sous faible flux lumineux. Schéma équivalent cellule photovoltaique et. Régime des flux lumineux suffisamment intenses pour que I ph >> I S, soit 𝐼 𝑝ℎ 𝐼𝑠 ≫ 1, d'où: 𝑞 𝐿𝑜𝑔 𝐼 𝑝ℎ 17 Figure I. 8: différents régimes selon la puissance d'éclairement. I. 3. Facteur de forme, FF La puissance fournie au circuit extérieur par une cellule photovoltaïque sous éclairement dépend de la résistance de charge (résistance externe placée aux bornes de la cellule). Cette puissance est maximale (notée P max) pour un point de fonctionnement PM (I M, V M) de la courbe courant-tension (courant compris entre 0 et I sc et tension comprise entre 0 etV oc) (Figure I.
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). Schéma équivalent cellule photovoltaique d. C'est la technologie rencontrée depuis longtemps dans les petites calculatrices mais le rendement est plus faible. 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.