La cellule photovoltaïque

Résumé du document

Les cellules photovoltaïques sont les constituants des panneaux solaires. C'est une énergie nouvelle et propre, ce sont leurs principaux avantages et c'est peut-être un bon moyen contre la pollution qui est souvent la conséquence d'une production d'énergie. Nous nous sommes donc intéressés au fonctionnement de ces cellules ainsi qu'à leur rendement afin de découvrir l'efficacité de ce système. J'ai donc décidé d'étudier leur rendement et de le calculer à partir d'expériences (...)

Extraits

[...] Pf/Pr = 0,0026/8,4*10-2 = 0,029 Conclusion : Le rendement de cette cellule photovoltaïque est de ! Ce chiffre explique en partie le peu de succès que s'attirent ces convertisseurs d'énergies. De plus, leur prix reste important du fait du procédé de fabrication assez complexe. Enfin, leur recyclage est assez cher et le silicium qui les constitue est très polluant. Les cellules photovoltaïques sont donc une énergie nouvelle et propre mais il faudrait réussir à augmenter leur rendement pour qu'elles s'avèrent rentables. [...]

[...] En faisant baisser la résistance dans le circuit on obtient les valeurs de la tension et de l'intensité et on en déduit celles de la puissance et de la résistance. Photographie d'une montage réalisé : On trace le graphe de l'évolution de la tension en fonction de l'intensité. On constate qu'à partir d'une certaine intensité, la tension chute brusquement. On voit que la puissance atteint une valeur maximale de 0,0026 W pour une résistance de 1800 Ω. C-Calcul du rendement On a maintenant tous les éléments nécessaires au calcul du rendement maximum, ce qui était notre but initial en travaillant sur la deuxième expérience. [...]

[...] Principe d'une cellule photovoltaïque 1)Principe de fonctionnement Les photopiles sont des composants électroniques à semi- conducteur qui, lorsqu'ils sont éclairés par le rayonnement solaire, développent une force électromotrice capable de débiter un courant dans un circuit extérieur. La structure la plus simple d'une cellule photovoltaïque comporte une jonction entre deux zones dopées différemment d'un même matériau (homojonction ou entre deux matériaux différents (hétérostructures), la moins épaisse étant soumise au flux lumineux. Chacune des régions est reliée à une électrode métallique au moyen d'un contact ohmique de faible résistance. Le principe de fonctionnement peut être décomposé en deux parties : l'absorption de photons et la collecte des porteurs de charges créés. [...]

[...] Pourquoi le silicium ? Le silicium a été choisi pour réaliser les cellules solaires photovoltaïques pour ses propriétés électroniques, il est caractérisé par la présence de quatre électrons sur sa couche périphérique. Dans le silicium solide, chaque atome est lié à quatre voisins, et tous les électrons de la couche périphérique participent aux liaisons. Si un atome de silicium est remplacé par un atome ayant 5 électrons périphériques (phosphore par exemple), un électron ne participe pas aux liaisons, il peut donc se déplacer dans le réseau. [...]

[...] 2-Inconvénients Le système photovoltaïque présente toutefois des inconvénients. -La fabrication du module photovoltaïque relève de la haute technologique et requiert des investissements d'un coût élevé. -Le rendement réel de conversion d'un module est faible (la limite théorique pour une cellule au silicium cristallin est de 28%. -Les générateurs photovoltaïques ne sont compétitifs par rapport aux générateurs Diesel que pour des faibles demandes d'énergie en région isolée. -Enfin, lorsque le stockage de l'énergie électrique sous forme chimique (batterie) est nécessaire, le coût du générateur photovoltaïque est accru. [...]