Énergie solaire photovoltaïque
Semaine 2 : Aspects du comportement des installations photovoltaïques en conditions réelles
Guidance

Comme beaucoup d'éléments de circuit, une cellule solaire est caractérisée par une relation entre la tension u et le courant i à ses bornes. L'allure de cette relation est indiquée à la ci-dessous.

La tension fournie par une cellule solaire est assez faible, un peu moins de 0.5 V au point de puissance optimale pour une cellule au silicium cristallin (la valeur indiquée sur la figure correspond aux valeurs nominales des cellules dont un de nos modules est formé).
Cette tension est insuffisante pour la plupart des utilisations.
Pour cette raison, un module contient habituellement plusieurs cellules connectées en série, c'est-à-dire que la borne positive d'une cellule est reliée à la borne négative de la suivante et ainsi de suite, seules la première et la dernière cellule étant connectées aux bornes du module (voir figure ci-dessous).

Dans ces conditions, le courant que peut débiter le module n'est pas plus grand que celui que peut fournir une cellule. Par contre, la tension du module est la somme des tensions des modules. Dans, si le module contient n cellules identiques éclairées de la même façon, sa tension est n fois plus grande que celle d'une cellule.
Autrement dit, la caractéristique tension-courant du module s'obtient en dilatant la caractéristique tension-courant d'une cellule d'un facteur n dans le sens horizontal.
On peut encore, ce qui revient au même, garder le graphe inchangé mais réduire l'échelle des tensions d'un facteur n, ce que nous avons fait pour obtenir la figure ci-dessous.

Avec les sens de référence indiqués à la figure S02-3, le produit u i est une puissance fournie par l'élément considéré :

(S02-1) p = u i

Dans notre cas, il s'agit de la puissance débitée par la cellule ou le module solaire. Cette puissance dépend fortement de la charge à laquelle elle est connectée, car c'est cette charge qui fixe le point de fonctionnement sur la courbe de la figure S02-1. Si le point de fonctionnement correspond à un courant nul (marche à vide) ou à tension nulle (marche en court-circuit), il est clair que la puissance débitée u i est nulle. Entre ces deux cas particuliers, la puissance fournie est positive. La puissance correspond à l'aire du rectangle dont les axes forment deux côtés et le point de fonctionnement un angle (voir figure S02-3).

Il existe un point particulier pour lequel la puissance fournie est maximum.

La façon dont la puissance évolue lorsque l'on s'éloigne de la tension optimum est indiquée à la figure S02-4

Propriété intéressante du point à puissance maximum :

(S02-2)

Dernière mise à jour le 15-03-2003