Une seule cellule photovoltaïque ne peut pas fournir la puissance de sortie requise. Ainsi, pour augmenter le niveau de puissance de sortie d'un système PV, il est nécessaire de connecter un certain nombre de telles cellules photovoltaïques. Un module photovoltaïque est généralement une série de cellules photovoltaïques suffisamment nombreuses pour fournir la tension et la puissance standard requises. Un module photovoltaïque peut être classé de 3 watts à 300 watts. Les modules photovoltaïques ou PV sont les blocs de construction de base disponibles commercialement d'un système de génération d'électricité photovoltaïque.
En fait, une seule cellule photovoltaïque génère une quantité très minime, environ 0,1 watt à 2 watts. Mais il n'est pas pratique d'utiliser un tel unité de faible puissance comme bloc de construction d'un système. Ainsi, le nombre requis de telles cellules est combiné pour former une unité photovoltaïque commerciale pratique connue sous le nom de module photovoltaïque ou module PV.
Dans un module photovoltaïque, les cellules photovoltaïques sont connectées de la même manière que les unités de cellules de batterie dans un système de banque de batteries. Cela signifie que les bornes positives d'une cellule sont connectées aux bornes négatives de l'autre. La tension de sortie du module photovoltaïque est simplement la somme des tensions des cellules connectées en série dans le module.
La tension de sortie normale d'une cellule photovoltaïque est d'environ 0,5 V, donc si 6 telles cellules sont connectées en série, la tension de sortie serait 0,5 × 6 = 3 Volts.
La production d'un module photovoltaïque dépend de certaines conditions, telles que la température ambiante et l'intensité de la lumière incidente. Par conséquent, le classement d'un module photovoltaïque doit être spécifié dans de telles conditions. Il est une pratique normalisée d'exprimer le classement d'un module PV ou photovoltaïque à une température de 25oC et une radiation lumineuse de 1000 W/m2. Les modules photovoltaïques sont classés avec leur tension de circuit ouvert (Voc), le courant de court-circuit (Isc) et la puissance crête (Wp).
Cela signifie que ces trois paramètres (Voc, Isc et Wp) peuvent être fournis en toute sécurité par un module photovoltaïque à 25oC et 1000 W/m2 de radiations solaires.
Ces conditions, c'est-à-dire 25oC et 1000 W/m2 de radiations solaires, sont collectivement appelées Conditions de Test Standard.
Les Conditions de Test Standard peuvent ne pas être disponibles sur le site où les modules photovoltaïques doivent être installés. Cela est dû au fait que les radiations solaires et la température varient selon l'emplacement et le temps.
Si nous dessinons un graphique en prenant l'axe X comme axe de tension et l'axe Y comme courants d'un module photovoltaïque, alors le graphique représentera la caractéristique Tension-Intensité d'un module photovoltaïque.
Sous les Conditions de Test Standard, les bornes positive et négative d'un module photovoltaïque sont court-circuitées, le courant livré par le module est le courant de court-circuit. Une valeur plus élevée de ce courant indique une meilleure qualité du module.
Bien que sous les conditions de test standard, ce courant dépend également de la surface du module exposée à la lumière. Comme il dépend de la surface, il est préférable de l'exprimer par le courant de court-circuit par unité de surface.
Cela est noté comme Jsc.
Ainsi,
Où, A est la surface du module exposée à la radiation lumineuse standard (1000 W/m2). Le courant de court-circuit d'un module PV dépend également de la technologie de fabrication des cellules photovoltaïques.
La tension de sortie d'un module photovoltaïque sous les Conditions de Test Standard, lorsque les bornes du module ne sont pas connectées à une charge. Ce classement du module photovoltaïque dépend principalement de la technologie utilisée pour fabriquer les cellules photovoltaïques du module. Une plus grande Voc indique une meilleure qualité du module photovoltaïque. Cette tension de circuit ouvert d'un module photovoltaïque dépend également de la température de fonctionnement.
C'est la quantité maximale de puissance qui peut être livrée par le module sous les Conditions de Test Standard. Pour une dimension fixe d'un module, plus la puissance maximale est élevée, meilleur est le module. La puissance maximale est également appelée puissance crête et est notée comme Wm ou Wp.
Un module photovoltaïque peut fonctionner avec n'importe quelle combinaison de tension et de courant jusqu'à Voc et Isc.
Mais pour une combinaison particulière de courant et de tension sous les conditions standard, la puissance de sortie est maximale. Si nous suivons l'axe Y de la caractéristique Tension-Intensité d'un module photovoltaïque, nous constaterons que la puissance de sortie augmente presque linéairement avec le courant, mais après un certain courant, la puissance de sortie diminuera car elle s'approche du courant de court-circuit, où la tension est considérée comme étant idéalement zéro aux bornes du module photovoltaïque. Il est donc clair que la puissance de sortie maximale d'un module photovoltaïque ne se produit pas au courant maximal, c'est-à-dire le courant de court-circuit, mais plutôt à un courant inférieur au courant de court-circuit (Isc). Ce courant auquel la puissance de sortie maximale se produit est noté comme Im.
De même, la puissance maximale d'une cellule photovoltaïque ne se produit pas à la tension de circuit ouvert, car c'est une condition de circuit ouvert et le courant à travers la cellule est considéré comme étant idéalement zéro. Mais, comme dans le cas précédent, la puissance maximale dans un module photovoltaïque se produit à une tension inférieure à la tension de circuit ouvert (Voc). La tension à laquelle la puissance de sortie maximale se produit est notée comme Vm. La puissance maximale d'un module photovoltaïque est donnée par
Le courant et la tension à laquelle la puissance maximale se produisent sont respectivement appelés courant et tension au point de puissance maximale.
Le facteur de remplissage d'un module photovoltaïque est défini comme le rapport de la puissance maximale (Pm = Vm x Im) au produit de la tension de circuit ouvert (Voc) et du courant de court-circuit (Isc).
Plus le Facteur de Remplissage (FF) est élevé, meilleur est le module photovoltaïque.
