Les Panneaux Solaires Photovoltaïques

Les Panneaux Solaires Photovoltaïques

I-/Fonctionnement et composition

Les panneaux solaires photovoltaïques sont aussi appelés panneaux photoélectriques , ils transforment la lumière provenant du soleil en électricité .Ces panneaux la sont très répandus et beaucoup utilises par apport au développement durable.

Ces panneaux sont un assemblage de cellules photovoltaïques, chacune d'elles délivrant une tension différentes variant de 0.5V à 0.6V. Elles sont donc assemblées pour créer des modules photovoltaïques de tension normalisée comme 12V.

La cellule photovoltaïque est fabriquée à partir de deux couches de Silicium :

- une couche dopée avec du Bore qui possède moins d'électrons que le Silicium, cette zone est donc dopée positivement (zone P).

- une couche dopée avec du Phosphore qui possède plus d'électrons que le Silicium, cette zone est donc dopée négativement (zone N).

Une cellule classique est composée d'un semi-conducteur de type P et d'un autre de type N qui produiront du courant a leur jonction sous l'effet des photons. Les panneaux photovoltaïques sont aussi appelés «photopiles » du fait qu'il produisent toujours du courant en continu.

Lorsqu'un photon de la lumière arrive, son énergie crée une rupture entre un atome de silicium et un électron, modifiant les charges électriques. C'est ce qu'on appelle l'effet photovoltaïque. Les atomes, chargés positivement, vont alors dans la zone P et les électrons, chargés négativement, dans la zone N. eUne tension électrique, est ainsi créée.

Ils sont composés de cellules photovoltaïques, reliées entre elles en série ou en parallèle , on constate trois types qui varient selon la qualité du silicium :

Les cellules monocristallines : On peut les reconnaître grâce a leur couleur bleue uniforme. On les appelle aussi « cristallins ».Leurs cellules sont tailler dans un grand blocs de cristal. Ces panneaux possèdent un très bon rendement de l'ordre de 17% en moyenne. Leurs inconvénients sont leur prix d'achat élevé et leur faible production sous un faible éclairement.

Les cellules polycristallines : elles sont constituées de plusieurs cristaux, ce qui diminue leur prix de fabrication. Cependant leur rendement est de 15%. Ils sont beaucoup moins cher et on le même défaut d'avoir une faible production sous un faible éclairement.

Les cellules amorphes : leur prix est très bas mais elles ont un rendement très faible ( 10%*). On les reconnaît grâce a leur couleur grise très foncés

Un rendement de 10% signifie que pour une puissance de 1000 W qui arriverait sur le panneau, celui-ci produirait 100 W.

Les panneaux photovoltaïques produisent de l’électricité que pendant les heures d’ensoleillement, donc il y a le stockage en batterie qui est nécessaire pour récupérer l’énergie non utilisée pour pouvoir alimenter les appareils électriques la nuit ou alors lorsque l'ensoleillement est faible. Dans le cas d’une installation reliée au réseau, le surplus d’électricité est directement redistribué, ainsi aucune batterie n’est nécessaire.

Un panneau constitué de 20 cellules photovoltaïques va donc délivrer une tension U de 12V, et cela quelque soit l'ensoleillement. Mais pour faire fonctionner des appareils électriques, c'est la puissance P (en Watt) qui détermine l'énergie électrique. Et P=U×I, c'est donc l'intensité du panneau qui va déterminer l'énergie électrique. Et c'est l'intensité qui varie en fonction de l'ensoleillement.

Exemple : prenons un panneau de 12 V :

Lorsque l'irradiation solaire est maximale (1000 W/m²), l'intensité et par conséquent la puissance délivrées par le panneau seront élevées.

Puissance (W) = Tension (V) × Intensité (A)

P = 12 × 10

P = 120 W

La puissance fournie dans les conditions optimales est 120 W pour une irradiation de 1000 W, le rendement est donc de 12%, on peut donc déduire que ce panneau est constitué de cellules polycristallines.

Lorsque l'irradiation solaire est faible (50 W/m²), l'intensité et par conséquent la puissance délivrées par le panneau seront faibles.

P = U × I

P = 12 × 0.5

P = 6 W

La puissance fournie pour une faible irradiation solaire peut être de 6 W. On peut toujours y aller pour faire fonctionner un four qui consomme 3500 W ! Une forte irradiation solaire est donc indispensable.

II/L’ Installation du panneaux photovoltaïque

La position idéale pour un panneaux solaire est une orientation plein sud avec un angle de plus ou moins 30 degrés selon la région et la saison. Voici la carte du niveau d'ensoleillement en France en se rappelant que au plus il y a de soleil au plus il y a d’électricité fournie : On peut apercevoir que l'ensoleillement

...