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Modules (solaire) Photovoltaïque

La conversion directe de rayons solaires en électricité, ou l'effet photovolataïque,a été observé pour la première fois en 1839 par le physicien Edmond Bequerel. La cellule solaire ou photopile, est un semi-conducteur sensible à la lumière. Elle est fabriquée à partir de silicium, qui n'est pas polluant et qui se trouve en quantité pratiquement illimitée sous forme de sable siliceux. Malgré sa découverte, cette forme d'énergie n'a pas été exploitée avant que la NASA (National Aeronautics and space administration) ait adopté l'énergie solaire comme sa source principale d'électricité pour les applications de l'espace, soit dans les années 50.

Aujourd'hui, trois types de cellules solaires prévalent sur le marché : il s'agit des cellules monocristallines, polycristallines et amorphes. Chacune de ces technologies a ses avantages et ses atouts. Parce que les cellules monocristallines ont une grande efficacité et une durée de vie plus longue, elles ont été les plus favorisées par l'industrie. Toutefois, l'avenir semble pencher en faveur des cellules amorphes qui ont un coût plus abordable, mais qui n'offrent toujours pas un rendement meilleur, ni la durée vie escomptée.

Les cellules photovoltaïques fonctionnent à des tensions relativement stables tandis que le courant continu qu'elles produisent varie avec l'intensité de la lumière. La performance des cellules solaires sous différentes conditions d'éclairage est illustrée par la courbe I-V (la relation entre le courant et la tension des cellules). L'efficacité est le rapport entre la puissance à la sortie du module solaire et la puissance des rayons solaires atteignant la surface des cellules. En pratique, le module solaire avec la plus grande efficacité aura la plus petite surface et produira plus d'énergie pendant une période déterminée.

Classification en fonction de la production d'énergie

La puissance optimale d'une cellule est habituellement appelée point de puissance maximale (MPP) où la combinaison du plus haut courant et tension, habituellement 17 VCC, est atteinte sous des conditions standard de test (CST) de 1000 W/m² d'intensité lumineuse et une température de cellules de 25°C. Il est très rare que les modules fonctionnent de façon optimale sous un ciel bleu, sous une température de 30°C plus chaude que l'air ambiant, car ces conditions de température réduisent leur efficacité. Les modules photovoltaïques sont classés selon leur puissance de sortie sous des conditions standard de test (CST).

Un module solaire générant 4.4 ampères @ 17 VCC équivaut à une classe de 75 W pour un système de batteries de 12 VCC. Malgré la présence de niveau de tensions de 12-13 VCC, le module continue de générer 4.4 ampères, produisant ainsi 57 W. Une bonne conception du système photovoltaïque utilisera les courants spécifiés et la puissance réelle fournie aux batteries.

Quels sont les facteurs qui influencent la performance des systèmes photovoltaïques?

L'intensité de la lumière - La puissance du module est obtenue sous des conditions standard de test de 1000 w/m² d'intensité de lumière. Leur puissance est directement liée à l'intensité, donc, sous une journée complètement couverte, un module solaire pourra atteindre un dixième de sa performance.

La technologie - Selon les différences de technologie, les cellules ont des caractéristiques ainsi que des rendements différents. Par exemple, les cellules monocristallines fonctionnent sous 0.5 - 0.6 V (18 à 22 Voc) environ.

La taille de la cellule - La puissance générée par une cellule est proportionnelle à sa taille - plus les radiations solaires couvrent une grande surface, plus la production d'énergie est importante.

Les saisons -Plusieurs régions au Canada reçoivent 2200 heures d'ensoleillement chaque année. La distribution du rayonnement solaire est variable. Durant les mois de novembre et décembre, le rendement atteind son plus bas niveau puisque seulement le tier du rayonnement solaire reçu au mois de juillet est disponible.

La température - À l'exception des cellules amorphes, les cellules photovoltaïques ont de meilleures performances en climat froid, produisant ainsi des courants plus élevés. En effet, les pointes de puissances et de tensions augmentent de 0.3 à 0.5% pour chaque degré Celsius en desous de 25°C.

 

 

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