Panneau solaire

cellules photovoltaïques

Cellules photovoltaïques : Principe de fonctionnement 

Effet photovoltaïque

 

Étapes pour la fabrication des cellules

photovoltaïques

*Purification de silicium

Le silicium est présent en grande quantité sur la surface du globe terrestre, soit 28 % .

Les sources naturelles sont principalement les silicates (sable, etc.), mais aussi le zircon, le jade, le mica et le quartz, donc du SiO2 sous diverses formes et plus ou moins de contaminants (qui lui donnent différentes couleurs)

Le silicium est donc présent sous forme oxydée et nécessite d’abord une réduction et une purification afin d’obtenir un matériau dit de qualité électronique ou EGS (Electronic Grade Silicon)

*Tirage de lingot de silicium

*Le sciage des plaques

*Traitement de surface

*Encapsulation

Définition de cellule photovoltaïque

Les cellules photovoltaïques sont des convertisseurs qui transforment la lumière directe du soleil en électricité. Les cellules solaires sont généralement constituées de silicium.

Système solaire site isolé (off grid)

Lorsque les cellules solaires sont exposées à la lumière du soleil (Photons), elles génèrent de l’énergie électrique.

Les photons sont l’une des plus petites particules trouvées dans la nature et constituent la forme connue de transmission de la lumière. Ces photons pénètrent dans le silicium et frappent ses atomes de manière aléatoire, conduisant aux atomes T du silicium. Cela provoque la fuite d’un électron externe de son orbite. , convertissant son énergie en énergie cinétique pour l’électron.

Les électrons émis sont appelés courant électrique, et la puissance électrique produite par la cellule solaire est fréquemment d’un watt.

Types de cellules photovoltaïques
Cellules monocristallines

Le rendement de ce type de cellule varie de 13 à 17 %, ce qui signifie que l’absorption par les cellules du rayonnement provenant du soleil, qui a une intensité de 1 000 watts par mètre carré, lors d’une journée ensoleillée près de l’équateur, signifie qu’un mètre carré de ces cellules absorbe le rayonnement solaire avec ce rendement produisant entre 110 à 160 watts.

Cellules polycristallines

Ce sont des plaquettes de silicium qui sont grattées à partir de cristaux de silicium cylindriques puis traitées chimiquement dans des fours pour augmenter leurs propriétés électriques. Après cela, les surfaces des cellules sont recouvertes d’un traitement antireflet afin que les cellules absorbent la lumière du soleil avec un grand rendement, varie de 11 à 15%.

Cellule amorphe ou à film fin

Les cellules amorphes, ou cellules à couches minces, contiennent un matériau semi-conducteur (silicium) qui se dépose sous forme de fines couches sur des surfaces de verre ou de plastique. Ces cellules sont donc fabriquées selon une technologie simple. Cependant, leur rendement est inférieur à trois à 6 %, et leurs prix sont également plus bas et ils conviennent aux applications de 40 watts ou moins.

Puissance de la cellule photovoltaïque

 Pmax = Vs x Imax

Où :

P est en watts, V est en volts et I est en ampères

Les cellules photovoltaïques sont fragiles et sensibles à l’environnement extérieur, et la tension et le courant fournis par la cellule ne sont pas adaptés aux applications pratiques. Ainsi, il était nécessaire de fabriquer des panneaux photovoltaïques.

Fabrication de panneaux photovoltaïques

Un panneau est composé de plusieurs cellules, et chaque cellule produit environ 0,5 volt. Lorsqu’un groupe d’entre elles est connecté en série, le panneau donne la tension totale résultant de la connexion de ces cellules en série.

Par exemple, un panneau contenant 36 cellules procure une tension de 18 volts.

Facteurs affectant le rendement des panneaux photovoltaïques

Les panneaux photovoltaïques ont un rendement variable d’un endroit à l’autre et d’une saison à l’autre, car ils sont affectés par une multitude de facteurs :
* Le temps de la journée et la saison de l’année
* La position du soleil dans le ciel ainsi que l’angle d’inclinaison du soleil.
*L’emplacement géographique, les lignes terrestres
* L’albédo de la surface terrestre est variable d’un endroit à un autre et de temps à autre.
*Les conditions du ciel en termes de clarté et de ciel couvert.

Caractéristiques techniques des panneaux solaires (photovoltaïques)

*classe d’isolation II

*tension maximale admissible (500 à 1000 v)

*Diode by-pass intégrée

*Courant inverse admissible

*Connecteurs débrochables

*Normes : CEI61215, CEI61646

Tous ces panneaux ont des dimensions et des puissances différentes, et ils fournissent également de l’électricité en courant continu DC.

Fiche technique

La description des panneaux est souvent écrite et collée au dos, ce qui explique toutes les caractéristiques de ces derniers.

*Puissance Max. : la puissance maximale en Watt.

*VOC: tension en circuit ouvert

*Isc: courant de court-circuit

*Vmp: Tension à puissance max.

*Imp: Courant à puissance max.

*rendement

Branchement des panneaux solaires

Branchement en parallèle

Branchement en parallèle

Branchement en série

 

Branchement en série

 

Montage mixte

Montage mixte

Critère de choix

Installation des panneaux solaires

Batteries

Caractéristiques des batteries

Chargement d’une batterie solaire

Capacité d’une batterie solaire

 

 

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