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RÉSUMÉ
La production d'électricité d'origine photovoltaïque, basée sur la conversion de la lumière du soleil, est en pleine expansion depuis deux décennies. Les dispositifs photovoltaïques et leur usage en tant que générateur de courant sont présentés, avec des explications théoriques concernant l'énergie solaire. Et en conclusion, une question pratique : quel est le dimensionnement d'une installation photovoltaïque fournissant les besoins en énergie électrique d'une famille de quatre personnes ? On prendra en compte les données d'ensoleillement de la région d'habitation.
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Abdelilah SLAOUI : Directeur de recherche - Laboratoire des Sciences de l’ingénieur, de l’informatique et de l’imagerie (ICUBE), CNRS et Université de Strasbourg
INTRODUCTION
La production d’électricité d’origine photovoltaïque, basée sur la conversion de la lumière du soleil, est en pleine expansion depuis deux décennies. Sa part dans le bouquet énergétique mondial de 2050 sera certainement importante compte tenu de la pénurie et/ou de la pollution des autres ressources.
Ce premier dossier [BE 8 578v2], consacré à la production d’électricité par conversion de la lumière du soleil à l’aide de cellules solaires, permet de donner au lecteur un minimum de connaissances des principes de la conversion photovoltaïque, incluant des notions relatives à l’énergie transmise par le soleil, ainsi que quelques éléments de physique des semi-conducteurs et des principaux mécanismes de transport des charges électriques. La connaissance des caractéristiques électriques fondamentales (tension, courant et rendement de conversion) du dispositif photovoltaïque et son usage en tant que générateur de courant (convertisseur lumière-électricité) sont nécessaires pour une évaluation rapide du dimensionnement d’une installation photovoltaïque.
Dans le dossier suivant [BE 8 579v2] les différentes filières d’élaboration du dispositif photovoltaïque de la cellule classique (à base de silicium massif) aux couches minces sont abordées ainsi que les potentialités d’autres matériaux semi-conducteurs binaires ou ternaires et organiques.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 2007 par Jean-Claude MULLER
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Physique du composant photovoltaïque
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1. Physique du rayonnement solaire
Pour plus de détails sur l’intensité et l’énergie transmise par le soleil (considéré comme un corps noir), hors atmosphère et au niveau du sol, se référer au dossier [BE 8 210] Rayonnement thermique des matériaux opaques, ainsi qu’à l’ouvrage d’Alain Ricaud .
1.1 Rayonnement du corps noir : soleil hors atmosphère, constante solaire
On peut considérer, en première approximation, que l’énergie du rayonnement du soleil hors de l’atmosphère suit la loi du rayonnement du corps noir (figure 1). En effet, pour de grandes longueurs d’ondes, c’est-à-dire pour des photons peu énergétiques, la loi donnant l’énergie moyenne rayonnée [E (λ, T )] par unité de volume des photons dans un intervalle de longueur d’onde dλ se réduit à la loi classique de Rayleigh-Jeans (1) :
avec :
- k :
- constante...
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Physique du rayonnement solaire
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - RICAUD (A.) - Photopiles solaires « De la physique de la conversion photovoltaïque aux filières, matériaux et procédés ». - Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, Lausanne (1997).
-
(2) - KITTEL (C.) - Physique de l’état solide. - Dunod Université, Paris (1994).
-
(3) - GREEN (M.A.), WANG (A.), ZHENG (G.F.), ZHANG (Z.), WENHAM (S.R.), ZHAO (J.), SHI (Z.), HONSBERG (C.B.) - 23,5 % efficiency and other recent improvements in silicon solar cell and module performance. - Proc. 12th EC PVSEC, p. 776, Amsterdam (1994).
-
(4) - YASUI (R.K.), SCHMIDT (L.W.) - * - Proc. 8th IEEE PV specialists Conf., p. 110 (1970).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Électricité photovoltaïque – Matériaux et filières technolo-giques.
ANNEXES
(portails, pages personnelles, forums, listes de discussion)
HAUT DE PAGE
European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition (EU PVSEC) : https://www.photovoltaic-conference.com/
IEEE Photovoltaics Specialist Conference (IEEE PVS) : https://www.ieee-pvsc.org/PVSC46/
European Materials Research Society (EMRS) Conference : https://www.european-mrs.com/
International School on Materials for Renewable Energy : https://agenda.ct.infn.it/event/1192/
Journées Nationales sur le Photovoltaïque (JNPV) : http://jnpv.geeps.centralesupelec.fr/
Journées Nationales de l’Énergie Solaire (JNES) : http://www.jnes.fr/
...
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