Énergie solaire photovoltaïque
Semaine 10 : Modélisation des modules photovoltaïques

La sensibilité spectrale dépend légèrement de la température. Pour comprendre le phénomène, référons-nous au modèle idéalisé correspondant à la figure S10-5. Selon ce modèle, la sensibilité spectrale est entièrement déterminée par la valeur du seuil E_g , qui est une caractéristique du matériau semiconducteur employé. Or, la valeur de E_g dépend légèrement de la température.

C'est ainsi que, pour du silicium cristallin, on trouve des expressions analytiques empiriques permettant de calculer E_g en fonction de la température. Citons [S.M. Sze, 1969] l'expression

(S10-20) E_g = 1.16 - 7.02 10^-4 T² / ( T + 1108)

où T est la température absolue.

Exercice : la valeur donnée à la page précédente est-elle cohérente avec cette expression ?

Si quelqu'un connaît une expression analogue relative au silicium amorphe, je serais heureux de la connaître et d'en faire profiter les visiteurs du site.

On voit que la valeur de E_g diminue lorsque la température s'élève. Il en résulte une augmentation de l_coupure . La figure ci-dessus montre comment la sensibilité spectrale idéalisée (figure S10-5) se modifie lorsque E_g varie : la partie ombrée correspond au gain réalisé lors d'une élévation de température.

Figure S10-10

Il ne faut cependant pas en conclure que l'élévation de la température a un effet bénéfique. En effet, dans le modèle idéalisé, c'est le produit de I_L par E_g qui est important. Sur la courbe qui donne le rendement spectral idéalisé (figure S10-6), l'extension de la courbe vers la droite s'accompagne donc d'un affaissement de l'ensemble de la courbe, comme indiqué à la figure ci-dessous.

Fig. S10-11.

Les figures (S10-10) et (S10-11) concernent un modèle idéalisé. La figure ci-dessous indique qualitativement comment une caractéristique réelle (figure S10-8) se modifie sous l'effet d'une augmentation de la température.

Figure S10-13

De ce qui précède (cf. notamment la figure S10-13), on conclut que normalement le courant photogénéré augmente légèrement avec la température. L'augmentation dépend du spectre lumineux incident. En pratique, on la caractérise pour le spectre AM1.5 . La dépendance étant petite, on peut la linéariser autour de la température de référence, soit normalement T_réf. = 25 + 273.15 = 298.15 °K . On obtient donc, globalement

(S10-21) I_L = ( G / G_ref ) . I_Lref [1 + µ . (T_jonct - T_ref ) ]

où G est le rayonnement incident et µ le coefficient de température du photocourant.

A noter que le courant I_L est souvent confondu dans la littérature avec le courant de court-circuit, qui en est proche. Le coefficient µ est donc souvent celui du courant de court-circuit.

Pour un spectre normalisé et une cellule au silicium cristallin, on rapporte des valeurs de µ de l'ordre de 0.05 % par degré [Nijs, 1998].

Dernière mise à jour le 29-04-2004