TPE 1S1

La cellule photovoltaïque

- Qu'est ce que c'est?

La cellule photovoltaïque est l’élément de base des panneaux solaires, c’est elle qui permet de transformé l’énergie solaire en énergie électrique. Cette cellule est composée d’un cristal semi-conducteur dopé qui se nomme silicium monocristallin / polycristallin / amorphe. Un cristal dopé est un cristal dans lequel on a introduit des impuretés, on ajoute des charges positives ou négatives( zone dopée P, zone dopée N : voir schéma 1, ci-dessous ). Pour la cellule photovoltaïque on sépare le cristal en deux, dans la première partie nous ajoutons des charges négatives et dans la deuxième sont ajoutées des charges positives. Quand les photons frappent cette cellule, ils apportent l’énergie suffisante aux électrons pour s’échapper de leur position initiale et générer une tension. Ce semi-conducteur est placé entre deux électrodes métalliques et le tout protégé par une vitre.

- Les différentes sortes silicium

Le silicium

Cette élément chimique est un matériau semi-conducteur, constituant essentiel de certains types de sables, et surtout des puces électroniques. On peut l’enrichir avec des impuretés, pour obtenir certaines propriétés particulières.

Le silicium monocristallin

La technologie monocristalline, plus chère, utilise des barres de silicium également employées dans la fabrication des puces électroniques. Le silicium monocristallin est une matière première d’une très grande pureté. Cette espèce chimique présente une qualité importante: son très bon rendement (150 Wc/m²) lors d' une forte luminosité.Cependant, son coűt est élevé et son rendement est maigre sous un faible éclairement.

Le silicium polycristallin

Le silicium polycristallin, quant à lui, est obtenu par refonte des chutes de silicium monocristallin issues des opérations de découpe. Son taux de rendement est légèrement inférieur mais il est beaucoup moins cher à l’achat.

Le silicium amorphe

Les atomes sont répartis de manière irrégulière dans un matériau amorphe ( sans forme ). En raison de la capacité d’absorption élevée du silicium amorphe, des couches de quelques micromètres d’épaisseur de ce matériau suffisent pour constituer une cellule photovoltaïque.

- Transformation courant continu en alternatif

Quand une cellule photovoltaïque génère une tension, il faut savoir que celui-ci est de type continu. De plus, la production d’électricité n’a lieu que pendant les heures d’ensoleillement, donc pendant la nuit par exemple, si l’on veut que la maison où est conçue l’installation soit fournie en courant il faut utiliser une batterie qui stockerait le courant continu non utilisé lors de la journée afin de le délivrer la nuit. Cette solution n’est évidement pas nécessaire quand l’installation est reliée directement au réseau EDF.

Dans le cas d’une installation domestique, il faut un courant dit alternatif. Pour la transformation de ce courant, nous utiliserons un onduleur qui est un dispositif électronique de puissance permettant de délivrer des tensions et des courants alternatifs à partir d'une source d’énergie électrique continue. C’est la fonction inverse d'un redresseur.

- Le raccordement au réseau EDF

Pour utiliser l’énergie photovoltaïque, le générateur photovoltaïque doit être raccordé au réseau public pour cela il y a deux alternatives :

1) Injecter seulement dans le réseau public, l’excédent de la production non consommée pour ses besoins propres. Ainsi, ses utilisations seront directement alimentées par son générateur photovoltaïque ( voir schéma, ci-dessous ).

2) Injecter la totalité de l’électricité production au réseau public. Le besoin en électricité sera alors couvert par la fourniture d’électricité par le distributeur (EDF) ( voir schéma, ci-dessous ).

Une entreprise de production et de distribution ne peut acheter l’ électricité au point de livraison que physiquement par conséquent il éxiste deux alternatives (voir-ci dessus) nécessitant des installations particulières concernant le raccordement avec le générateur. Bien sûr le type d’aménagement dépend du choix d’un approvisionnement total ou d’un approvisionnement des seuls excédents. Pour cela, deux compteurs seront mis en place chez le producteur. Ainsi, on évalue la production introduite et celle obtenue sur le réseau. La rémunération du fournisseur est naturellement fixée en fonction de la taille de kilowatt cręte.

Malheureusement, une grande partie des systèmes de particuliers se limitent à un calibre de 2 à 4 kWc (générateurs produisant entre 3,5 et 14 kWh/jour approximativement) car la réglementation est stricte et les générateurs ont un coűt élevé.