Les productions électriques

Les modules photovoltaïquesLes cellules photovoltaïques convertissent directementla lumière en électricité. Dans notre cas il s’agitde cellules placées à l’extérieur, face au rayonnementsolaire. Ces cellules sont incorporées dans des modulesfournissant chacun une tension (continue) et uneintensité données. Les modules peuvent être montésen série ou en parallèle, ce qui permet de s’adapteraux caractéristiques électriques souhaitées, lesquellesdépendent des matériaux utilisés.Les matériaux de baseLes cellules courantes, à base de silicium, sont detrois types : à base de silicium monocristallin, àbase de silicium polychristallin, à base de siliciumamorphe. Avec des rendements très différents.Le silicium risquant de devenir «rare» et encore pluscoûteux, de nombreuses tentatives de substitution ontvu le jour, mais encore jusqu’ici sans grand succès. Onpeut, en effet et par exemple, utiliser : de l’arséniurede gallium, du séléniure de cuivre et d’indium, dutellure de cadmium, du phosphure d’indium. Une usine,en cours de construction en Allemagne, fabriquera dansquelques années des cellules au «CIS» (cuivre, indium,sélénium), moins coûteuses que celles au silicium.Les rendementsLa différence essentielle entre les deux «races» desilicium tiennent au rendement.. le silicium monocristallin (coût le plus élevé) a unrendement type de production d’électricité de 11 % ;. le silicium amorphe (coût le moins élevé) a unrendement type de production d’électricité de 5,7 %.L’espoir, parfois utilisé à des fins commerciales, d’uneamélioration des rendements et d’une baisse des prixsignificatifs ne s’est pas concrétisé depuis 25 ans. Restenéanmoins une incertitude : le CIS, plus économique,et ce pour un rendement de 11 %.Structure et fonctionnement des cellulesLes cellules photovoltaïques, en général carrées de12,5 [cm] de côté, sont constituées comme l’indique leschéma ci-contre.Lors du fonctionnement les phénomènes essentielssont les suivants : les photons, portés par le rayonnementincident, peuvent être - en atteignant la cellulephotovoltaïque - soit réfléchis soit absorbés. Ce sont lesphotons absorbés qui provoquent – au sein du matériaucellulaire - les arrachages d’électrons créant le courantutile.Afin de renforcer le rôle de l’absorption les modulessont normalement recouverts d’une couche réduisantle phénomène de réflexion. De sorte qu’un moduletype est constitué, outre le coeur en matériau photovoltaïque,d’un cadre de soutien et d’une couche antiréflexionface à l’ensoleillement.3.02. Les cellules photovoltaïquesLe courant fourni par le module dépend de la tensionappliquée et de l’éclairement solaire.Il est possible de représenter le fonctionnementélectrique d’un module au moyen des deux courbesdonnant en fonction de la tension [V] :. l’intensité mesurée en ampère [A],. la puissance mesurée en watt [W].Cette représentation fait apparaître, sur chacune deces courbes caractéristiques, trois points particuliers defonctionnement :. le point où la tension est nulle (court-cicuit), l’intensité[A] étant alors maximale et la puissance nulle,. le point «médian», où la puissance [W] est maximale,. le point le plus à droite, où la puissance et l’intensitésont nulles (circuit ouvert), la tension étant alorsmaximale.Les caractéristiques de chaque module doivent êtrefournies par le fabricant, lequel doit en particulierindiquer la tension maximale supportable, et d’unemanière générale les dispositions prises en matière desécurité électrique.Les accessoires complémentairesOutre les cellules proprement dites et l’équipementélectrique transformant le courant continu en courantalternatif (220 V, 50 Hz), les unités photovoltaïquescomportent souvent les compléments suivants :. des régulateurs de tension destinés à maximiser lecourant fourni par les modules,. des batteries (à décharge rapide) destinées àaccumuler l’électricité pendant les périodes nonensoleillées,. complétées par des régulateurs de charge(afin d’éviter les surcharges pendant les périodesensoleillées)._0,3 mm+Structure de cellule photovoltaïqueanti-refletconducteursiliciumconducteurLes aspects pratiquesLes modules utilisés en production solaire d’électricité,ne comportant pratiquement aucune partie mobile,sont relativement robustes et possèdent en principeune assez longue durée de vie. Ceci dit les modulesétant généralement soumis à des conditions climatiquessévères, il est essentiel de veiller aux garanties dufournisseur et de suivre ses recommandations.10