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

L'expérience montre que la tension à vide d'une cellule solaire diminue avec la température de la cellule. Un ordre de grandeur courant est de 2.3 mV / °C / cellule .

Le courant de court-circuit, par contre, augmente légèrement avec la température de la cellule (environ 0.05 % par degré Celsius). L'influence de la température sur la caractéristique tension-courant est indiquée à la figure S02-9.

Comme la tension diminue plus vite avec la température que le courant n'augmente, la puissance maximum diminue avec la température de la cellule.

En fait, la température des cellules est supérieure à la température ambiante, car, bien que la plus grande partie du rayonnement incident soit absorbée, la puissance électrique fournie par un module n'est qu'une petite partie de la puissance absorbée. La différence entre la puissance absorbée et la puissance fournie sous forme électrique correspond à un dégagement de chaleur.

La chaleur dégagée est évacuée par conduction jusqu'à la surface du module, puis par convection et rayonnement. On notera que l'efficacité de la convection dépend fortement de la vitesse du vent.

Les cellules solaires sont donc portées à une température supérieure à la température ambiante, la différence entre les deux températures dépendant essentiellement du rayonnement incident. Cette différence diminue lorsque la puissance électrique produite ou la vitesse du vent augmentent.

Ainsi, si l'on veut étudier sur un diagramme courant-tension le lieu des points à puissance optimum correspondant à une variation du rayonnement, les autres conditions ambiantes étant constantes, il faut considérer une température interne différente pour chaque valeur différente du rayonnement. On obtient ainsi un graphique tel que celui de la figure S02-10.

Remarque 1 : Sur le graphe ci-dessus, on a supposé que la température augmente de façon linéaire avec l'éclairement. Ce n'est pas correct parce que l'évacuation de chaleur hors du module se fait d'autant mieux que la température de celui-ci augmente. En particulier, la quantité de chaleur évacuée par rayonnement comporte un terme proportionnel à la quatrième puissance de la température absolue !

Remarque 2 : Beaucoup de chercheurs ont tenté de concevoir des charges telles que la caractéristique u-i de la charge corresponde au lieu des points à fonctionnement optimum du champ photovoltaïque, en tenant compte de son échauffement d'une façon similaire à la figure S02-9 ci-dessus.
Comme la caractéristique cherchée comporte une partie à pente négative, il est difficile d'obtenir un fonctionnement stable sans utiliser un contrôle électronique, ce qui limite cette possibilité aux charges contrôlables.
C'est cependant illusoire, car la température interne des modules n'est pas déterminée de façon unique par l'éclairement : en particulier, la température ambiante et la vitesse du vent ont une forte influence sur la valeur de la température interne.

Remarque 3 : Si l'installation dispose d'un dispositif de stockage d'énergie infini et qu'on l'étudie par voie statistique, on ne peut pas se contenter comme données des probabilités des différents niveaux d'éclairement : il faut considérer, outre l'éclairemnt, d'autes variables aléatoires telle que la température externe et la vitesse du vent. Comme ces variables ne sont pas indépendantes, cela augmente la taille du fichier de données à préparer.
Si on doit passer par une simulation temporelle, il faut disposer de données simultanées, à l'échelle de temps utilisée pour le calcul, relatives à la fois à l'éclairement, la température ambiante... la vitesse du vent...

Dernière mise à jour le 15-03-2003