Caractéristiques d'une cellule solaire et paramètres d'une cellule solaire

La cellule solaire est l'unité de base du système de génération d'énergie solaire où l'énergie électrique est extraite directement de l'énergie lumineuse sans aucun processus intermédiaire. Le fonctionnement d'une cellule solaire dépend uniquement de son effet photovoltaïque, c'est pourquoi une cellule solaire est également connue sous le nom de cellule photovoltaïque. Une cellule solaire est fondamentalement un dispositif à semi-conducteur. La cellule solaire produit de l'électricité lorsque la lumière la frappe et la tension ou différence de potentiel établie entre les bornes de la cellule est fixée à 0,5 volt et elle est presque indépendante de l'intensité de la lumière incidente, tandis que la capacité de courant de la cellule est presque proportionnelle à l'intensité de la lumière incidente ainsi qu'à la surface exposée à la lumière. Chaque cellule solaire possède un terminal positif et un terminal négatif, comme tous les autres types de cellules de batterie. Typiquement, une cellule solaire ou photovoltaïque a un contact frontal négatif et un contact arrière positif. Un jonction p-n de semi-conducteur se trouve au milieu de ces deux contacts.

Lorsque la lumière du soleil tombe sur la cellule, certains photons de la lumière sont absorbés par la cellule solaire. Certains des photons absorbés auront une énergie supérieure à l'écart d'énergie entre la bande de valence et la bande de conduction dans le cristal de semi-conducteur. Ainsi, un électron de valence reçoit de l'énergie d'un photon et devient excité, saute hors de la liaison et crée une paire électron-trou. Ces électrons et trous de paires e-h sont appelés électrons et trous générés par la lumière. Les électrons générés par la lumière près de la jonction p-n migrent vers le côté n de la jonction en raison de la force électrostatique du champ à travers la jonction. De même, les trous générés par la lumière créés près de la jonction migrent vers le côté p de la jonction en raison de la même force électrostatique. De cette manière, une différence de potentiel est établie entre les deux côtés de la cellule et si ces deux côtés sont connectés par un circuit externe, le courant commencera à circuler du terminal positif au terminal négatif de la cellule solaire. C'était le principe de fonctionnement de base d'une cellule solaire, maintenant nous allons discuter des différents paramètres d'une cellule solaire ou photovoltaïque sur lesquels dépendent les caractéristiques d'un panneau solaire. Lors du choix d'une cellule solaire particulière pour un projet spécifique, il est essentiel de connaître les caractéristiques d'un panneau solaire. Ces paramètres nous indiquent comment une cellule solaire peut convertir efficacement la lumière en électricité.

Courant de court-circuit de la cellule solaire

Le courant maximum qu'une cellule solaire peut fournir sans endommager sa propre construction. Il est mesuré en court-circuitant les bornes de la cellule dans les conditions optimales de la cellule pour produire un rendement maximal. J'utilise le terme "conditions optimales" car, pour une surface de cellule exposée fixe, le taux de production de courant dans une cellule solaire dépend également de l'intensité de la lumière et de l'angle sous lequel la lumière frappe la cellule. Comme la production de courant dépend également de la surface de la cellule exposée à la lumière, il est préférable d'exprimer la densité de courant maximale plutôt que le courant maximal. La densité de courant maximal ou la densité de courant de court-circuit n'est rien d'autre que le rapport du courant maximal ou de court-circuit à la surface exposée de la cellule.

Où, Isc est le courant de court-circuit, Jsc la densité de courant maximale et A est la surface de la cellule solaire.

Tension de circuit ouvert de la cellule solaire

Il est mesuré en mesurant la tension entre les bornes de la cellule lorsque aucune charge n'est connectée à la cellule. Cette tension dépend des techniques de fabrication et de la température, mais pas de manière significative de l'intensité de la lumière et de la surface exposée. Normalement, la tension de circuit ouvert d'une cellule solaire est d'environ 0,5 à 0,6 volt. Elle est généralement notée Voc.

Point de puissance maximale de la cellule solaire

La puissance électrique maximale qu'une cellule solaire peut fournir dans ses conditions de test standard. Si nous traçons les caractéristiques v-i d'une cellule solaire, la puissance maximale se produira au point d'inflexion de la courbe caractéristique. Elle est indiquée dans les caractéristiques v-i de la cellule solaire par Pm.

Courant au point de puissance maximale

Le courant auquel la puissance maximale se produit. Le courant au point de puissance maximale est indiqué dans les caractéristiques v-i de la cellule solaire par Im.

Tension au point de puissance maximale

La tension auquel la puissance maximale se produit. La tension au point de puissance maximale est indiquée dans les caractéristiques v-i de la cellule solaire par Vm.

Facteur de remplissage de la cellule solaire

Le rapport entre le produit du courant et de la tension au point de puissance maximale et le produit du courant de court-circuit et de la tension de circuit ouvert de la cellule solaire.

Rendement de la cellule solaire

Il est défini comme le rapport de la puissance électrique maximale sortie à la puissance de rayonnement entrante dans la cellule et il est exprimé en pourcentage. On considère que la puissance de rayonnement sur la Terre est d'environ 1000 watts par mètre carré, donc si la surface exposée de la cellule est A, alors la puissance totale de rayonnement sur la cellule sera de 1000 A watts. Ainsi, le rendement d'une cellule solaire peut être exprimé par

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