L’énergie solaire est une ressource inépuisable et propre, et de plus en plus de gens se tournent vers les cellules photovoltaïques pour la capter et la convertir en électricité. Mais comment fonctionnent ces cellules et quels sont leurs avantages ? Dans cet article, nous expliquerons en détail le principe de fonctionnement des cellules photovoltaïques et les différentes utilisations possibles.
Générateur photovoltaïque
Un générateur photovoltaïque est un assemblage électrique de modules (ou panneaux) photovoltaïques, composés d’une ou plusieurs cellules qui convertissent le rayonnement solaire en électricité. Ces générateurs peuvent être utilisés de différentes manières :
- Systèmes photovoltaïques autonomes : idéaux pour les endroits où l’accès à l’électricité est limité.
- Systèmes photovoltaïques embarqués : parfaits pour alimenter des systèmes mobiles tels que des véhicules ou des appareils nomades.
- Systèmes photovoltaïques connectés : permettent de revendre l’électricité produite en surplus à EDF.
Cellules photovoltaïques
Les cellules photovoltaïques sont les composants essentiels des générateurs photovoltaïques. Lorsqu’elles sont exposées à la lumière du soleil, elles génèrent de l’électricité grâce à l’effet photovoltaïque. Les cellules les plus couramment utilisées sont fabriquées à partir de semi-conducteurs à base de silicium, et sont généralement disposées en fines plaques prises en sandwich entre deux contacts métalliques.
Principe de fonctionnement
Lorsque la lumière frappe une cellule photovoltaïque, elle génère un courant continu proportionnel à l’intensité de l’éclairement. Plus l’éclairement est important, plus le courant produit est élevé. Les cellules photovoltaïques produisent ainsi de l’électricité de manière continue.
Association de cellules
Pour obtenir une puissance électrique plus élevée, plusieurs cellules peuvent être assemblées dans des modules solaires photovoltaïques ou des panneaux solaires. Ces modules sont conçus pour relier électriquement les cellules entre elles.
Bilan énergétique
Le rendement énergétique des panneaux photovoltaïques est d’environ 10 à 20%. Cela signifie que seule une partie de l’énergie solaire captée est convertie en électricité utilisable.
Caractéristiques
Le comportement d’une cellule photovoltaïque peut être représenté graphiquement grâce à sa caractéristique courant-tension. Cette courbe permet de déterminer le point de puissance maximale, qui correspond au point de fonctionnement où la puissance délivrée est maximale.
Modélisation
Pour modéliser une cellule photovoltaïque, on peut utiliser un circuit équivalent comprenant une diode et les lois fondamentales de l’électricité. Cette modélisation permet de déterminer la relation entre la tension (U) et le courant (I).
Simulation avec MATLAB/Simscape
La bibliothèque Simscape/Electrical propose un modèle de cellule photovoltaïque. Grâce à ce modèle, il est possible de simuler les caractéristiques d’une cellule et de visualiser les résultats à l’aide de capteurs et de graphiques.
Conclusion
Les cellules photovoltaïques sont des technologies prometteuses qui permettent de capturer et d’utiliser efficacement l’énergie solaire. Elles sont utilisées dans différentes applications, que ce soit pour alimenter des installations autonomes, des systèmes mobiles ou pour revendre l’électricité en surplus. En comprenant le fonctionnement de ces cellules et en utilisant les outils appropriés, il est possible de maximiser leur rendement et de contribuer ainsi à la transition énergétique.
Ressources : Énergie + / Photovoltaïque (Université de Louvain), Documents constructeurs – Cellule_photowatt_poly125_125
