Définition: La cellule photovoltaïque est le dispositif semi-conducteur qui convertit la lumière en énergie électrique. La tension induit par la cellule PV dépend de l’intensité de l’incident de la lumière. Le nom photovoltaïque est dû à leur capacité de production de tension.
Les électrons du matériau semi-conducteur sont réunis par la liaison covalente. Les rayonnements électromagnétiques sont faits de petites particules d’énergie appelées photons. Lorsque les photons sont incidents sur le matériau semi-conducteur, les électrons deviennent énergisés et commencent à émettre.
L’électron énergétique est connu sous le nom de photoélectrons. Et le phénomène d’émission d’électrons est connu sous le nom d’effet photoélectrique. Le fonctionnement de la cellule photovoltaïque dépend de l’effet photoélectrique.
Construction de cellules photovoltaïques
Les matériaux semi-conducteurs comme l’arséniure, l’indium, le cadmium, le silicium, le sélénium et le gallium sont utilisés pour fabriquer les cellules PV. La plupart du temps, le silicium et le sélénium sont utilisés pour fabriquer la cellule.
Considérez la figure ci-dessous montre les constructions de la cellule photovoltaïque en silicium. La surface supérieure de la cellule est faite de la couche mince du matériau de type P afin que la lumière puisse facilement entrer dans le matériau. Les anneaux métalliques sont placés autour du matériau de type P et de type N qui agit respectivement comme leurs bornes de sortie positives et négatives.
Le matériau semi-conducteur multi-cristallin ou monocristallin fait la seule unité de la cellule PV. La cellule mono-cristal est coupée du volume du matériau semi-conducteur. Les multicellules sont obtenues à partir du matériau qui a de nombreux côtés.
La tension de sortie et le courant obtenus à partir de la seule unité de la cellule sont très inférieurs. L’amplitude de la tension de sortie est de 0,6 V et celle du courant est de 0,8 V. Les différentes combinaisons de cellules sont utilisées pour augmenter l’efficacité de sortie. Il existe trois façons possibles de combiner les cellules PV.
Combinaison série de cellules PV
Si plus de deux cellules sont connectées en série l’une avec l’autre, le courant de sortie de la cellule reste la même et leur tension d’entrée devient double. Le graphique ci-dessous montre la caractéristique de sortie des cellules PV lorsqu’elle est connectée en série.
Combinaison parallèle de cellules PV
Combinaison parallèle de cellules PVDans la combinaison parallèle des cellules, la tension reste la même et l’ampleur du courant devient double. La courbe caractéristique de la combinaison parallèle des cellules est représentée ci-dessous.
Combinaison série parallèle des cellules PV
Combinaison série parallèle des cellules PVDans la combinaison série parallèle des cellules, l’amplitude de la tension et du courant augmente. Ainsi, les panneaux solaires sont fabriqués en utilisant la combinaison série parallèle des cellules.
Le module solaire est construit en connectant les cellules solaires uniques. Et la combinaison des modules solaires ensemble est connu sous le nom de panneau solaire.
Fonctionnement de la cellule PV
Fonctionnement de la cellule PVL’incident léger sur le matériau semi-conducteur peut être passé ou réfléchi à travers. La cellule PV est faite du matériau semi-conducteur qui n’est ni un conducteur complet ni un isolant. Cette propriété du matériau semi-conducteur le rend plus efficace pour convertir l’énergie lumineuse en énergie électrique.
Lorsque le matériau semi-conducteur absorbe la lumière, les électrons du matériau commencent à émettre. Cela se produit parce que la lumière se compose de petites particules dynamiques appelées photons. Lorsque les électrons absorbent les photons, ils deviennent énergisés et commencent à se déplacer dans le matériau. En raison de l’effet d’un champ électrique, les particules se déplacent uniquement dans la seule direction et développe le courant. Les matériaux semi-conducteurs ont les électrodes métalliques à travers lesquelles le courant en sort.
Considérez la figure ci-dessous montre la cellule PV en silicium et la charge résistive est connectée à travers elle. La cellule PV se compose de la couche de type P et N du matériel semi-conducteur. Ces couches sont réunies pour former la jonction PN.
La jonction est l’interface entre le type de type P et le matériau de type N. Lorsque la lumière tombe sur la jonction, les électrons commencent à se déplacer d’une région à l’autre.
Comment l’installation des cellules solaires sur la centrale solaire?
Le tracker de point de puissance maximum, l’onduleur, le contrôleur de charge et la batterie sont le nom de l’appareil utilisé pour convertir le rayonnement en tension électrique.
Tracker de point de puissance maximum – C’est un type spécial de tracker numérique qui suit l’emplacement du soleil. L’efficacité de la cellule PV dépend de l’intensité de la lumière du soleil. La puissance du soleil varie avec le temps en raison du mouvement de la terre. Donc, pour absorber la lumière maximale, le panneau doit être déplacé avec le soleil. Ainsi, le tracker de point de puissance maximum est utilisé avec le panneau solaire.
Contrôleur de charge – Le contrôleur de charge régule la tension tirée du panneau. Il protège également la batterie de la surcharge ou de la surtension.
Onduleur – L’onduleur convertit le courant direct en courant alternatif et vice versa. La conversion est essentielle car certains des appareils nécessitent l’approvisionnement en AC pour leur travail.