Énergie solaire photovoltaïque
Semaine 1 : Prédimensionnement des installations photovoltaïques
Guidance
Un peu de vocabulaire
Un système photovoltaïque est un dispositif qui convertit directement l'énergie du rayonnement (solaire) en énergie électrique.
L'élément de base de ces systèmes est la cellule photovoltaïque, appelée aussi cellule solaire.
Une cellule photovoltaïque est un composant électronique qui a la forme d'une plaque mince. Cette plaque est constituée d'une jonction entre deux couches semiconductrices (ou entre une plaque métallique et une couche semiconductrice). Chaque couche est reliée à un conducteur électrique, de sorte que l'on dispose de deux fils pour relier la cellule à un circuit électrique extérieur.
Commentaire S01-1 : qu'est-ce qu'un semiconducteur et pourquoi les semiconducteurs sont-ils intéressants pour la conversion du rayonnement solaire ?
Les cellules photovoltaïques actuelles sont le plus souvent fabriquée en silicium. Cet élément est très répandu dans la nature (on l'extrait du sable : SiO2 ). On l'utilise sous deux formes très différentes : le silicium cristallin et le silicium amorphe.
Les cellules ne sont pratiquement jamais utilisées isolément : on assemble plusieurs cellules identiques au sein d'un module dont la conception offre une protection contre les intempéries, ceci en vue de garantir une durée de vie suffisante (de l’ordre de 20 à 30 ans pour les cellules au silicium cristallin, beaucoup moins pour les cellules au silicium amorphe). Les cellules d'un module sont interconnectées électriquement à l'intérieur du module. De la sorte, on ne dispose à la sortie du module que de deux conducteurs électriques pour relier le module à un circuit électrique extérieur.
En réunissant plusieurs cellules en un seul module, on augmente la puissance disponible, mais on peut aussi, en choisissant convenablement le nombre de cellules et la façon d'interconnecter les conducteurs électriques de ces cellules, adapter les caractéristiques électriques du module de façon à faciliter son utilisation. Ceci explique pourquoi une grande cellule est parfois découpée en plusieurs cellules plus petites qui sont ensuite assemblées au sein d'un module : il n'y a pas de gain de puissance, mais les caractéristiques du module obtenu peuvent être différentes de celles de la cellule initiale.
La fabrication des cellules est du domaine d'industries spécialisées, ainsi que leur assemblage au sein d'un module. C'est donc sous forme de modules que le réalisateur d'un système photovoltaïque achètera les capteurs d'énergie dont il a besoin.
Un assemblage de plusieurs modules montés dans un même plan s’appelle un panneau.
Enfin, l’ensemble des panneaux d’une installation s’appelle un champ photovoltaïque.
Figure S01-1 : notions de cellule, de module et de panneau photovoltaïques
La principale caractéristique d'un module photovoltaïque est sa puissance nominale (appelée improprement puissance de crête du fait qu'elle n'est dépassée que très rarement).
Cette puissance correspond à des conditions normalisées. Il s'agit notamment, selon les normes internationales,
Lors des comparaisons entre différents modules, il faut veiller à ce que leur puissance nominale soit définie dans les mêmes conditions.
Par exemple, certains vendeurs font référence à des conditions normalisées différentes, comme un rayonnement solaire de 1200 W/m2 , ce qui leur permet d'afficher pour le même module une puissance nominale plus élevée !
Quoi qu'il en soit, la puissance moyenne réellement fournie par un module est toujours très inférieure à sa puissance nominale, car même les conditions nominales des normes internationales sont très optimistes par rapport aux situations réelles.
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Dernière mise à jour le 15-03-2003
