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8 Intodution énéale

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11 θ θ θω η ηω α αω τ α α

12 λ λ η η

13 ω

14 apite I Notions péliminaies su le isement solaie Intodution : e apite pésente les bases indispensables à la ompéension du sujet. Nous abodeons ainsi en pemie lieu quelques notions su la soue d éneie que pésente le soleil, et son appliation dans le domaine potovoltaïque. Le développement, l optimisation et la aatéisation de ellules potovoltaïques impliquent une etaine onnaissane de ette soue d éneie utilisée et du ayonnement solaie lobal. Pou ette aison on va défini quelques notions su le isement solaie omme la éométie solaie, les données astonomiques, le ayonnement lobal et le spete solaie. I-1/ Géométie solaie : I-1-1/ Le système tee-soleil : [1] Le soleil est une spèe de matièe azeuse, omposée pinipalement d ydoène et d élium, dont le diamète atteint envion 1.4 million de km. La tee déit autou du soleil une tajetoie léèement elliptique dont le soleil oupe l un des foyes. Sa distane moyenne est de millions de km, ave une vaiation de ±1.7%. La tee tavese le and axe de l ellipse le janvie (position la plus poe) et le juillet (la plus éloinée du soleil). Depuis la tee, le diamète appaent du soleil est vu sous un anle de 0.5. L axe de otation de la tee su elle-même est inliné de 3 7 pa appot au plan de l éliptique (plan de l obite teeste). On appelle délinaison l anle fomé pa l axe teesoleil ave le plan de l équateu à un moment donné de l année. La délinaison d vaut don au solstie d été, 3 7 au solstie d ive, et est nulle aux équinoxes. Dans l appoximation d une tajetoie iulaie, la délinaison s éit, pou aque jou de l année : sin 0,4.sin t. (I-1) Où : t désine la oodonnée anulaie de la tee en penant l équinoxe de pintemps pou oiine

15 apite I Notions péliminaies su le isement solaie Fiue I-1 : Plan de l éliptique : L obite teeste et les saisons I-1-/ Unités utilisées : a/ L'élaiement : est défini omme une puissane eçue pa une sufae. Il s'expime en W/m (watt pa mète aé). Le S.I. (système intenational d unités) eommande d utilise le symbole E. b/ L'iadiation ou ayonnement : est l'éneie eçue pa une sufae. Elle s'expime en J m - (joule pa mète aé). L'ISES (Intenational Sola Eney Soiety) eommande le symbole H. D'autes unités plus ouantes sont le W/m (watteue pa mète aé). Le soleil déae ontinuellement une énome quantité d'éneie adiante dans le système solaie, la tee inteepte une toute petite patie de l éneie solaie ayonnée dans l espae. Une moyenne de 1367 watts atteint aque mète aé du bod extene de l'atmospèe teeste (pou une distane moyenne ee-soleil de 150 Millions de km), est e que l on appelle la onstante solaie éale à 1367 W/m². La pat d'éneie eçue su la sufae de la tee dépend de l'épaisseu de l atmospèe à tavese. elle-i est aatéisée pa le nombe de masse d'ai AM. - -

16 apite I Notions péliminaies su le isement solaie Le ayonnement qui atteint le niveau de la me à midi dans un iel lai est de 1000 W/m et est déit en tant que ayonnement de la masse d'ai "1" (ou AM1). Losque le soleil se déplae plus bas dans le iel, la lumièe tavese une plus ande épaisseu d'ai, pedant plus d'éneie. Puisque le soleil n'est au zénit que duant peu de temps, la masse d'ai est don plus ande en pemanene et l'éneie disponible est don inféieue à 1000 W/m. Les sientifiques ont donné un nom au spete standad de la lumièe du soleil su la sufae de la tee : AM1.5G ou AM1.5D. Le nombe "1.5" indique que le paous de la lumièe dans l'atmospèe est 1.5 fois supéieu au paous le plus out du soleil, 'est-à-die losqu il est au zénit (oespondant à une inlinaison du soleil de 45 pa appot au zénit). Le «G» epésente le ayonnement "lobal" inluant ayonnement diet et ayonnement diffus et la lette «D» tient ompte seulement du ayonnement diet. [] Nomalisation : Les onditions standads de qualifiation des modules potovoltaïques sont : un spete AM1.5 sous un élaiement de 1000W/m² et une tempéatue de 5. Les onstuteus de panneaux solaies spéifient les pefomanes de leu matéiel dans les onditions nomalisées itées i-dessus (S... : Standad est onditions). I-1-3/ onstante solaie : Une sufae plane d un mète aé pependiulaie au ayonnement solaie et située à la limite de l atmospèe teeste eçoit une puissane ayonnée fontion de la distane solaie-tee. ette distane vaie quelque peu au ous de l année, ompte tenu de la léèe exentiité de l obite teeste, il en est de même de la puissane eçue pa la sufae en question. [3] On appelle la onstante solaie noté *, la valeu moyenne du flux solaie eçu à la limite de l atmospèe teeste. On a : * = 1353 W/m²

17 apite I Notions péliminaies su le isement solaie Date le 1 e Puissane sufaique W/m² éat elatif en % / * janvie Févie Mas Avil Mais Juin Juillet Août septembe Otobe Novembe Déembe ableau I-1 : Valeu du flux solaie à la limite de l atmospèe teeste. Eat elatif pa appot à la onstante solaie * =1353 W/m². I-/ Données astonomiques : I--1/ La latitude du lieu : [4] L anle de latitude est l anle ente une line taée d un point su la sufae de la tee ave le ente de ette denièe, et le ele équatoial de la tee. L intesetion du ele équatoial ave la sufae de la tee fome l équateu, est indiquée en tant qua latitude de 0, le pole nod pa latitude +90 et le pole sud pa la latitude -90. ette onvention de sine affete le sine (+) à tous les lieux de l émispèe nod et le sine (-) tous les lieux de l émispèe sud. La latitude sea désinée ii pa lette ( ), et peut ainsi ête omposé ente -90 et +90. Pou la ville de onstantine la latitude est envion

18 apite I Notions péliminaies su le isement solaie 1--/ lonitude : La lonitude d un lieu oespond à l anle fomé pa deux plans méidiens (passant pa l axe des pôles), l un étant pis omme oiine (méidien de Geenwi 0 ) et l aute déteminé pa le lieu envisaé. La lonitude d un lieu peut aussi ête ompise ente -180 et +180, à tout éat de 1 de lonitude oespond à un éat de 4 minutes de temps. On affete du sine (+) les méidiens situés à l est de e méidien, et du sine (-) les méidiens situés à l ouest. Pou onstantine, la lonitude est de : / L altitude : L altitude d un point oespond à la distane vetiale en mète ente e point et une sufae de éféene téoique (niveau moyen de la me). I--4/ Délinaison : Est la distane anulaie des ayons du soleil nod ou sud d équateu ; est l anle ente la line s étendant du ente de la tee, et la pojetion de ette line su le plan équatoial de la tee. [4] Elle est donnée pa la fomule suivante [4] : = 3,45sin[360(80 + n)/365] (I-) Fiue (I-) : Oaniamme de alul du numéo du jou de l année. [3] - 5 -

19 apite I Notions péliminaies su le isement solaie La fontion int onsiste à pende la patie entièe de la valeu du teme ente paentèse. n : le numéo du jou dans l année. mm = numéo du mois. jj : la date. I--5/ L anle oaie : est l anle fomé pa le plan méidien passant pa le ente du soleil et le plan vetial du lieu (méidien) il définit le vai temps solaie. 151SV...(I-3) Il est midi SV, si =0. I--6/ emps solaie moyen : Il est appelé pafois le temps loal (SM). SV SM Et.(I-4) Et : équation du temps (min). Elle est donnée pa : xn 7,53osn 1,5 sinn Et 9,87sin (I-5) 360 n xnj 81...(I-6) 365 I--7/ emps univesel (U) : Est le temps ivil moyen du méidien de Geenwi (méidien oiine) Appelé enoe GM (Geenwi Mean ime), pou un lieu situé à lonitude L : U SM L 15...(I-7) - 6 -

20 apite I Notions péliminaies su le isement solaie I--8/ emps léal : Il est lié au «U» pa une difféene fixe expimée en un nombe entie d eues qui dépend de la lonitude, et des outumes de aque pays. I-3/ Diaamme solaie : L'éneie solaie eçue pa un apteu dépend de l'oientation que fait elui-i ave le soleil; et pou onnaîte apidement les odonnées oizontales de l'aste du jou en fontion de la jounée oisie et de l'eue désiée, on tae un diaamme iulaie appelé diaamme solaie. Fiue (I-3): oaniamme simplifié pemettant le taçae du diaamme solaie pou une latitude donnée.[3] I-4/ Rayonnement lobal pou une sufae oizontale : Le ayonnement lobal est définie omme étant la somme du ayonnement diffus et du ayonnement diet [5]. G E sin. D.. (I-8) Où : E : epésente le ayonnement diet. : la auteu du soleil. D : epésente le ayonnement diffus

21 apite I Notions péliminaies su le isement solaie I-4-1/ Le ayonnement diet : Le alule le ayonnement diet est donnée pa : La elation alulant le ayonnement diet est : [4] Où : P di di, i : anle d inidene. P x os (w.m-²).(i-9) P di, :est le flux diet eçu pa un plan oizontal. P di di i, I 0xx (w.m-²)..(i-10) 360xd 1 0,033x os 365 d : numéo du jou dans l année. di : oeffiient de tansmission du ayonnement diet....(i-11) En patique, nous définissons l état du iel pa deux oeffiients A et B, qui symbolisent le touble atmospéique du lieu. Où : - la tansmissivité totale de la oue atmospéique, pou le ayonnement diet, s éit : di B Aexp.. (I-1) sin A et B sont des onstantes tiées à pati du tableau suivant [6] : iel pu onditions nomales Zones industielles A B outes les tansmissions sont fontion de la masse d ai tavesée qui intevient éalement dans la définition de la auteu du soleil donnée pa [3]. Sin = sinø sin + osø os os (I-13) Où : Ø est latitude de lieu. : Délinaison

22 apite I Notions péliminaies su le isement solaie I-4-/ Le ayonnement diffus : Le ayonnement diffus on peut le alule pa une façon : Il enlobe deux flux : [4] - l un émis dans la voùte éleste et qui atteint le apteu. - L aute en povenane du sol et eçu pa le apteu. Le pemie est donné pa la elation : P dif, P dif, 1 os x.. (I-14) Et le seond pa : 1 os P dif, s a Pdif, sin Pdif,.(I-15) Ave : a : albédo du sol. P dif, : le flux diffus eçu pa un plan oizontal, il est donné pa la elation suivante : P dif xdif, I 0xx sin..(i-16) * : est la onstante solaie. dif : oeffiient de tansmission du ayonnement diffus donné omme suit : dif x di. (I-17) Enfin : P dif Pdif, Pdif, s...(i-18) La puissane inidente su un isolateu de 1m² inliné d un anle de est la somme de deux flux : diet et diffus. I-5/ L albédo : L albédo du sol est le ayonnement qui est éfléi pa le sol ou pa des objets se touvant à sa sufae. et albédo peut ête impotant losque le sol est patiulièement éfléissant (eau, neie)

23 apite I Notions péliminaies su le isement solaie Albédo eneie efléie Alb. eneie eçue Ainsi pou un ops noi pafait, l albédo est nul. I-6/ Influene de l atmospèe su le ayonnement solaie : I-6-1/ Définition de la masse atmospéique : Les modifiations appotées au ayonnement diet pa l atmospèe dépendent dietement de l épaisseu d ai tavesé et don de la auteu du soleil. On pend pou éféene unité l épaisseu vetiale de l atmospèe moyenne (épaisseu éduite à 7.8 km). On suppose que ette oue plane et statifié oizontalement et on admet un tajet etiline des ayons lumineux. [7] La lonueu de e tajet est don fiue (I-4) : OM OA sin. (I-19) A une pession P difféente de 1013 mbas et à une altitude z (km), on désine pa masse atmospéique ou masse d ai le nombe m obtenu en posant OA =1 : m * 1 sin...(1.0) Fiue I-4 : Définition du nombe de masse d ai en 1 ee appoximation (tee plate), 1 m. sin

24 apite I Notions péliminaies su le isement solaie Pou le soleil au zénit (=90 ), m*=1 (AM 1 =Ai Mass One en anlais) et pou le soleil vu sous un anle =30, m*= (AM ). Le as m*=0 oespond à l étude du ayonnement solaie à la limité de l atmospèe teeste (éféene AM 0 ). En éalité, la oubue de la ee implique un tajet plus lon. De plus la densité vaiable de l atmospèe entaîne une oubue des ayons lumineux e qui allone un peu plus le tajet paouu pa la lumièe. Losqu un éepteu est plaé en altitude pa appot au niveau de la me (z 0 =0, p 0 =1013Pa), le tajet des ayons lumineux est aoui. La masse atmospéique éelle m que l on distinue de la masse atmospéique téoique m* est : [3] m sin 614 sin 1/ P (I-1) I-6-/ Atténuation du ayonnement solaie : [3] Deux pénomènes atténuent le ayonnement solaie tavesant l atmospèe teeste. Il s ait de l absoption et de la diffusion. a/ L absoption : Elle est séletive et dépend pinipalement de 4 éléments : L ozone qui fome un éan qui aête les UV (< 0,8 µm) noifs pou la vie. L oxyène qui absobe des bandes étoites du spete visible (ves 0,69 et 0,76 µm). Le az abonique qui absobe une patie de l IR lointain (> µm). La vapeu d eau qui entaîne des bandes d absoption multiples sutout dans l IR. On ne la enonte patiquement qu au niveau du sol (z < 5 km). b/ la diffusion : Elle se poduit ave les moléules de l ai, elles de la vapeu d eau et les patiules en suspension. Elle est d autant plus impotante que la lonueu d onde du ayonnement est petite (loi de Raylei en -4 ) et que l ai est umide et pollué. e pénomène explique pouquoi le iel est bleu dans la jounée et oue-oané la matin et le soi losque le soleil est bas su l oizon

25 apite I Notions péliminaies su le isement solaie I-7/ L élaiement monoomatique : Ave : Il est donné pa la fomule suivante : [3] G G 0 Km. e..(i-) G : L élaiement solaie monoomatique mesué au niveau du sol teeste. 0 G : oespond à l émittane éneétique monoomatique E. K : Appelé oeffiient d atténuation monoomatique. Gandeu adimensionnelle, fontion des difféents paamètes énonés i-dessus (absoption, umidité, patiules en suspension ). e Km...(I-3) Pa le iel laie et pu, le oeffiient de tansmission lobal de l atmospèe peut ête alulé pa la fomule empiique suivante : atm 0,5e m e m. (I-4) Fiue (I-5) : ansmission lobale de l atmospèe ave indiation des az à l oiine de l absoption. L intéation de la fomule (I-) nous donne l élaiement solaie lobal : 0 *. G d.(i-5) atm E G atm..(i-6) - 1 -

26 apite I Notions péliminaies su le isement solaie Ave : atm. : oespond au fateu de tansmission de l atmospèe pou la lonueu d onde. I-8/ Rayonnement lobal pou une sufae inlinée : Habituellement pou que le ayonnement lobal soit exploité omplètement, il doit ête nomale à la sufae éeptie pou ela nous devons inline note énéateu /apteu d un anle donné et l anle solaie et la nomale du apteu est donnée pa : [4] os sin.sin.os sin.os.sin.os os.os.os.osw osw.os.sin.sin.os os.sin.sin.sinw (I-7) 0 oizontal : Inlinaison du apteu = 90 vetial 180 touné ves le bas 0 ves le sud 90 Est : Azimut du apteu = -90 Ouest 180 Nod Fiue I-6 : le ayon solaie su le plan du apteu

27 apite I Notions péliminaies su le isement solaie I-9/ Spete solaie : Le ayonnement életomanétique est omposé de «ains» de lumièe appelés potons. L éneie de aque poton est dietement liée à la lonueu d onde : E...(I-8) Où = 6, JS -1 : est la onstante de Plank, = ms -1 : la vitesse de la lumièe. : La féquene, Pou une bande spetale, de laeu 1µm, entée su la lonueu d onde, on mesue la puissane ayonnée e qui founie la puissane spetale E appelée émittane éneétique monoomatique. elle-i est donnée pa mète aé et mio-mète (W/m².µm). En faisant la somme des émittanes monoomatique su tout le spete, on obtient la onstante solaie *. On définit la quantité D pa la fomule suivante : [3] D 0 0 E E d d 0 E d *..(I-9) ette quantité oespond à la fation d éneie émise pa le soleil dans la bande spetale [0, ]. ette andeu est intéessante pou onnaîte la puissane ayonnée dans une bande spetale [ 1, ] donnée. Il suffit pou ela d éie : 1 E d * D D 1.. (I-30) Des mesues expéimentales ont pemis de desse le tableau I-1 ANNEXE A, pou une lonueu d onde, l émittane éneétique monoomatique E ainsi que la quantité D. [3]

28 apite I Notions péliminaies su le isement solaie Fiue (I-8): Eelle des lonueus d'onde depuis les ayons osmiques jusqu'au ondes ada. Ultaviolet UV 0.0 < < 0.38m 7,1 % Visible 0.38 < < 0.7m 41,9 % Infaoue IR 0.78 < < 10m 51.1 % UV Visible IR % 7,0 41,9 51,1 100 W/m² ableau I- : Difféentes bandes spetales de l»éneie solaie. La fiue I-7 monte l atténuation obsevée apès le passae à taves une épaisseu d atmospèe oespondant à 1.5 masse d ai. La définition de e spete de iel lai, noté AM 1.5, set de éféene pou la mesue de ellules potovoltaïques

29 apite I Notions péliminaies su le isement solaie Fiue I-7 : Spete du ayonnement solaie: AM 0 (extateeste) et AM 1.5 (épaisseu de 1.5 atmospèe, oespondant à une auteu du soleil de 48 au niveau de la me)

30 apite I Notions péliminaies su le isement solaie onlusion : On a pésenté dans e apite un éapitulatif de quelques notions de base elatif au isement solaie, la onnaissane de es notions fondamentales et patiulièement le ayonnement lobal au sol va nous sevi pa la suite dans l exploitation de l éneie solaie pa un énéateu solaie et le apteu temique que l on va étudie dans le poain apite

31 apite II apteus/généateus solaies Intodution : Dans e apite on ommene pa défini les apteus solaies, desiption des difféents éléments qui les onstituent, les types des apteus et les paamètes et aatéistiques de fontionnement. Puis on va étudie la ellule potovoltaïque, ainsi que l influene des difféents paamètes su la aatéistique I-V. Ensuite on va s intéesse au module solaie, la simulation de endement de onvesion pou deux modules à enapsulation difféentes et la mise en évidene des petes temiques minimums. On temine pa la desiption de module et de panneau potovoltaïque ainsi que Rendement de énéateu potovoltaïque. 18

32 apite II apteus/généateus solaies II-A/ Les apteus solaies : II-A-1-a/ Définition : Le apteu solaie plan est un système temique qui pemet la onvesion de l éneie solaie en éneie aloifique, la aleu eçue de ette onvesion est utilisée soit dietement (as de auffae), soit elle même onvetie en éneie méanique pa l intemédiaie des yles temodynamique. Son pinipe de fontionnement est basé su l effet de see qui onsiste à piée le ayonnement solaie, e denie aive au niveau du ouvet et le tavese pou atteinde une sufae evêtue d une peintue noi, appelé absobeu. [9] L absobeu va absobe une ande patie du ayonnement solaie entaînant une aumentation de sa tempéatue. Le ayonnement éfléi pa l absobeu aive su la vite et omme elle-i est opaque aux ayonnements infaoues, le ayonnement est ainsi piéé. II-A-1-b/ Effet de see : etains matéiaux laissent passe une amme étendue de lonueus d onde, alos que le vee est tanspaent seulement au visible et au poe infaoue. Entouant un ops noi d une ae de vee, la lumièe tavesant le vee éauffe le ops noi et la pote à une tempéatue de 30 à 100 envion. e ops noi faiblement auffé va don émette dans l infaoue pou lequel le vee est opaque, l infaoue piéé dans la ae va etoune au ops noi ontibuant ainsi un éauffement ; est l effet de see. Fiue II-1 : L effet de see dans un apteu solaie temique 19

33 apite II apteus/généateus solaies II-A-1-/ Définition d un ops noi : On appelle ops noi toute matièe qui absobe de façon idéale la totalité de la lumièe qu elle eçoit, est la aison pou laquelle nous le oisissons pou apte la lumièe solaie [10]. II-A-1-d/ Loi d absoption : onsidéant un ops qui eçoit de l éneie ayonnante de lonueu d onde. L expéiene monte que, d une façon énéale, su la quantité totale OAL d éneie eçue pa un élément donné de sufae: Une patie Refl est éfléie suivant les lois de la éflexion. Une patie Diff est diffusée, 'est-à-die envoyée dans toutes les dietions. ans Une patie tavese la sufae, 'est-à-die pénète dans l intéieu du ops et en essot : est l éneie tansmise. Abs Une patie est absobée pa le ops [11]. On don : OAL fl Re Diff ans Abs (II-1) Le appot A : Abs Le appot / OAL que l on désine énéalement pa A, est le pouvoi d absoption du milieu, sa valeu dépend de la lonueu d onde, du ayonnement absobé, ainsi que la natue de la sufae éeptie. A est un oeffiient sans dimension, toujous ompis ente 0 et Pou un ops pafaitement éfléissant ou pafaitement diffusant, on a sensiblement A=0, il en est de même pou un ops ou un milieu qui se laisse tavese pa le ayonnement temique sans en ien absobe, de tels milieux sont dites diatemanes ; on a éalement A=0. - Pou le ops noi, on a A=1 pou toutes les lonueus d ondes [11]. 0

34 apite II apteus/généateus solaies II-A-/ Desiption du apteu plan : Un apteu plan utilise l effet de see et pavient à éupée envion 50% de l éneie inidente. Il se ompose des éléments suivants : le vitae, l absobeu l isolant, le fluide alopoteu et le boîtie. II-A--a/ Le vitae (ouvele) : Le vee laisse passe ente 84 et 9% du ayonnement solaie (sous l inidene nomale) selon le deé de pueté et l utilité de eouvi l absobeu pa une ouvetue tanspaente est de eteni les adiations infaoues émises pa l absobeu, tout en laissant passe le maximum de ayonnement solaie. Il existe deux types de vitaes : vitae simple et vitae double. II-A--b/ L absobeu : est une sufae paouue d un éseau de tubulues, evêtue d une peintue noie. L absobeu a pou ôle de tansfome en aleu le ayonnement életomanétique qu il eçoit et de tansmette ette aleu au fluide alopoteu. ette sufae noi doit avoi les aatéistiques suivantes : Une bonne ondutivité et diffusivité temique. Un fateu d absoption aussi voisin que possible de l unité. Une bonne ésistane imique vis-à-vis du fluide. L absobeu peut ête [1] : - En uive : est le meilleu (bon onduteu), et tavaille tès bien méaniquement mais il est le plus oûteux. - En aie : ayant une faible ondutivité temique et un oût moins élevé. En fait de nombeux apteus utilisent omme absobeu des adiateus exta plats de auffae ental. - En aluminium : qui néessite l emploi d un fluide alopoteu spéial pou des poblèmes de oosion. 1

35 apite II apteus/généateus solaies Afin de éduie les petes du apteu et aoîte son effiaité, il est péféable de eouvi la sufae de l absobeu d un evêtement séletif, qui a un fateu d absoption le plus élevé et un fateu d émission le plus faible. II-A--/ L isolant : L isolant joue un ôle tès impotant dans les appliations temiques de l éneie solaie, non seulement au niveau des absobeus, dont il faut limite les petes, mais aussi pou aloifue les tuyauteies aées de véiule la aleu, et la maison elle même, losqu il s ait de auffae solaie. II-A--d/ Le fluide alopoteu : Est un moyen de tansfet de la aleu olletée pa l absobeu à un fluide d éane temique appelé fluide de tavail. Les fluides alopoteus utilisés sont : L ai : qui est atuit mais possédant une faible apaité aloifique ompaativement à elle de l eau (1 lites d eau peut véiule une éneie équivalente qui peut véiule 3000 lites d ai). L eau : qui possède les avantaes suivants : Une ande aleu massique. Une faible visosité. II-A--e/ Le boîtie : Il ontient les tois éléments ités péédemment et dont les paois sont tapissées d une oue isolante destinée à éduie les petes de aleu ves l aièe et les otés du apteu, eluii doit ête solide et ésistant à la oosion.

36 apite II apteus/généateus solaies II-A-3/ Difféents types de apteus : II-A-3-a/ Le apteu solaie à eau : Le apteu solaie temique à eau est onstitué pinipalement d une ouvetue tanspaente, d un absobeu, d un onduit pemettant à l eau de ollete l éneie édée pa l absobeu, et d un isolant. La fiue (II-) epésente le pinipe de fontionnement d un tel apteu. Fiue II- : apteu solaie temique à eau, vue en oupe. Les onduits d eau sont ii intéés dans l absobeu. Le pinipe est le suivant : le ayonnement solaie, dont le spete se situe essentiellement dans les lonueus d onde du visible (outes lonueus d onde), passe à taves la ouvetue tanspaente (onstituée ii d un vitae), et aive à l absobeu, elui-i s éauffe, et tansmet de l éneie temique pa onvetion à l eau qui iule dans les onduits, et e-émet du ayonnement temique ves l extéieu (ande lonueu d onde). L isolant pemet de éduie les petes temiques du apteu. On peut distinue deux types de systèmes : [1] Les systèmes à basse pession de iulation tès simple, à eau aude sans pession. Les systèmes à aute pession, à eau aude à aute pession utilisant une pompe. II-A-3-b/ Le apteu solaie à ai : ontaiement au apteu à eau où le fluide passe dans les tuyaux, le onduit d ai est en énéale fomé pa l espae situé ente la ouvetue et l absobeu. De même que pou le apteu 3

37 apite II apteus/généateus solaies à eau, l éoulement peut ête foé ou natuel. Le oeffiient de tansfet de aleu de l ai est appoximativement de deux odes de andeus plus faible que elui de l eau [1]. Fiue II-3 : apteu à ai. II-A-4/ Paamètes et aatéistiques de fontionnement des apteus solaies : On peut les lasse en deux atéoies : paamètes extenes et paamètes intenes [13]. II-A-4-1/ Paamètes extenes : Les paamètes extenes sont epésentés pa : Paamète d ensoleillement : élaiement éneétique du au ayonnement lobal, position du soleil, duée d insolation. empéatue extéieue sèe. Vitesse du vent su le apteu. II-A-4-/ Paamètes intenes : Les Paamètes intenes sont epésentés pa : A. Les paamètes éométiques : Paamètes de position : inlinaison, oientation du apteu. La supefiie du apteu qui epésente un paamète impotant. Dimension des difféents paties : épaisseu, lonueu et laeu. 4

38 apite II apteus/généateus solaies B. Les paamètes de fontionnement : La tempéatue d entée du fluide dans le apteu. Le débit du fluide alopoteu. La tempéatue des difféentes paties du apteu. II-A-5/ Bilan temique d un apteu onventionnel : Le bilan temique est indispensable à la détemination du endement du apteu, pa unité de sufae il s éit pa : I a Q u Q P Q (II-) S I a : désine le flux solaie absobé à la sufae de l absobeu. Q u : la puissane utile éupéée pa le fluide de tavail. Q p : la puissane pedue pa onvetion et ondution ves l aièe du apteu et pa onvetion, ondution et ayonnement ves la fae avant du apteu. Q s : la puissane stokée sous fome de aleu vive dans les difféents éléments du apteu losque le éime temique est vaiable [14]. II-A-6/ Rendement d un apteu : Le endement instantané d un absobeu d éit : Q I u a..(ii-3) Pou un apteu à inetie temique nélieable (faible masse des omposants, faible aleu spéifique) ou dans le as de éime pemanent ; Q s =0 et le endement devient : 1 Q I P a (II-4) 5

39 apite II apteus/généateus solaies La fiue suivante déit les difféentes valeus de aleu qui atteinent le apteu. Fiue II-4 : La épatition de l éneie dans un apteu temique. [14] 6

40 apite II apteus/généateus solaies B / Généateus potovoltaïques : II-B-1/ Les ellules solaies : II-B-1-a/ Histoique : [15] La ellule solaie est l'élément de base des panneaux solaies qui poduisent de l életiité. Une ellule solaie (ou bien une ellule potovoltaïque) est un omposant életonique qui, exposé à la lumièe, énèe de l életiité, et effet est appelé l effet potovoltaïque, qui a été déouvete pa le fançais Edmond Bequeel en e n est qu en 1954 que les laboatoies BELL mettent au point une ellule au siliium apable de onveti dietement en életiité l éneie solaie ave un endement de 6%. En 1958, les ellules potovoltaïques touvent une plae dans l'industie ave l'industie spatiale améiaine qui utilisea des ellules ayant un endement de 9% pou alimente ses satellites. La eee est tès ative dans le domaine du solaie potovoltaïque. Les pix diminuent onstamment et les endements poessent. En 0 ans, les endements sont passés de 15% à 36% dans les laboatoies. e denie iffe seait elui atteint su ee pa les ellules solaies utilisées pa les obots matiens. Les endements des systèmes disponibles ommeialement sont quant à eux passés de 5% à plus de 0%. II-B-1-b/ Desiption : Un istal semi-onduteu dopé P est eouvet d une zone tès mine dopée N et d épaisseu e éale à quelques millièmes de mm. Ente les deux zones se touve une jontion J. La zone N est ouvete pa une ille métallique qui set de atode k tandis qu une plaque métallique a eouve l aute fae du istal et joue le ôle d anode. L épaisseu totale du istal est de l ode du mm. [16] 7

41 apite II apteus/généateus solaies Fiue II-5 : Vue en oupe d une ellule potovoltaïque Un ayon lumineux qui fappe le dispositif peut pénéte dans le istal au taves de la ille et povoque l appaition d une tension ente la atode et l anode. II-B-1-/ Pinipe de fontionnement : La ellule PV est éalisée à pati de deux oues de siliium, une dopé P (dopé au boe) et l aute dopée N (dopée au pospoe) éant ainsi une jontion PN ave une baièe de potentiel. Losque les potons sont absobés pa le semi-onduteu, ils tansmettent leu éneie aux atomes de la jontion PN de telle sote que les életons de es atomes se libèent et éent des életons (ae N) et des tous (ae P). ei ée alos une difféene de potentiel ente les deux oues. ette difféene de potentiel est mesuable ente les onnexions des bones positives et néatives de la ellule. La tension maximale de la ellule est d envion 0.6 V pou un ouant nul. ette tension est nommée tension de iuit ouvet (V o ). Le ouant maximal se poduit losque les bones de la ellule sont out-iuitées, il est appelé ouant de out-iuit (I ) et dépend fotement du niveau d élaiement. II-B-/ Les difféentes tenoloies : Le siliium est atuellement le matéiau le plus utilisé pou fabique les ellules potovoltaïques disponibles à un niveau industiel. 8

42 apite II apteus/généateus solaies II-B--1/ ellule en siliium monoistallin : Los du efoidissement, le siliium fondu se solidifie en ne fomant qu'un seul istal de ande dimension. On déoupe ensuite le istal en fines tanes qui donneont les ellules. es ellules sont en énéal d'un bleu unifome. Avantae : ès bon endement (17.%). Inonvénients : oût élevé, Rendement faible sous un faible élaiement. II-A--/ ellule en siliium polyistallin : Pendant le efoidissement du siliium, il se fome plusieus istaux. e ene de ellule est éalement bleu, mais pas unifome, on distinue des motifs éés pa les difféents istaux. Avantae : Bon endement (13%), mais ependant moins bon que pou le monoistallin. Moins e que le monoistallin. Inonvénient : Les mêmes que le monoistallin. e sont les ellules les plus utilisées pou la podution életique (meilleu appot qualité pix). II-B--3/ ellule en siliium amope : Le siliium n'est pas istallisé, il est déposé su une feuille de vee. La ellule est is tès foné. 'est la ellule des alulaties et des montes. Avantaes : Fontionnement ave un élaiement faible. Moins èes que les autes. Inonvénients : Rendement faible en plein soleil (envion 7%) Pefomanes diminuent sensiblement ave le temps. 9

43 apite II apteus/généateus solaies On touve aussi etaines ellules qui utilisent d autes matéiaux : [3] GaAs : aséniue de alium. Matéiau monoistallin, qui founit des ellules en oues mines ayant un tès bon endement mais dont le pix les destinent au domaine spatial. de : telluue de admium. Matéiau polyistallin déposé su un substat en vee. IS : diséléniue de uive et d indium. e matéiau donne des potopiles tès stables dans le temps. io : dioxyde de titane. ette tenoloie en est au stade expéimental. es tenoloies sont enoe tès oûteuses mais elles laissent espée des endements bien supéieus au siliium et une duée de vie plus ande. II-B-3/ Pinipe de la onvesion potovoltaïque : [17] La fomation d une jontion éalisée pa su-dopae du siliium epésente le pinipe de base de la ellule solaie. La éation d une baièe de potentiel dans le semi-onduteu pemet de sépae les életons et les tous qui sont énéés pa l absoption de la lumièe dans le matéiau. Les types de baièes les plus ommunes sont l omojontion (jontion p/n dans le même semi-onduteu), l étéojontion (jontion p/n ente deux matéiaux difféents) et les baièes Sottky (métal/ semi-onduteu). Los de la fomation de la jontion, les életons diffusent ves la zone p et les tous ves la zone n (alinement du niveau de Femi), afin de tende ves un équilibe temodynamique. Le dipôle, éé aux bods de la jontion, entaîne la fomation d un amp életique qui s oppose à l équilibe à tout déplaement de aes. La polaisation de la jontion en diet pemet alos de diminue la auteu de la baièe de potentiel et don l intensité de amp életique pemettant le passae de poteus. A l opposé, une polaisation invese aumentea la auteu de baièe. La elation ouant-tension pou une diode idéale à l obsuité est donnée pa la elation (II-5) : qv I I 0exp 1..(II-5) nk 30

44 apite II apteus/généateus solaies Ave I 0 : ouant de satuation de la diode. n: fateu d idéalité de la diode k : onstante de Boltzmann q : ae életique : empéatue en Kelvin II-B-4/ Paamète de la ellule potovoltaïque : II-B-4-1/ Modélisation : La modélisation de ellules potovoltaïque est basée su leus aatéistiques életiques (Relation voltae/ouant) sous diveses onditions de ayonnement et de tempéatue. Le modèle idéal à une diode développé pa Rausenba en 1980, puis pa Rie and Mauin (198) et Geen (198) est ommunément aepté pa la ommunauté sientifique. Une ellule potovoltaïque sous élaiement peut don se epésente omme un énéateu de ouant I p en paallèle su une diode (fiue II-6) : Fiue II-6 : Séma équivalent d une ellule potovoltaïque. Sous illumination, la elation (II-5) devient pou une ellule idéale : I qv I 0 exp 1 I L nk.. (II-6) 31

45 apite II apteus/généateus solaies Ave I L : ouant d illumination de la diode. I q( V IR V IR S s ( V ) I 0 exp 1 IL (II-7) nk Rp Fiue II-7 : aatéistiques I-V d une ellule solaie sous obsuité et sous élaiement. II-B-5/ Paamètes de la ellule potovoltaïque : A pati de la aatéistique I (V), on peut déduie les paamètes életiques suivants : II-B-5-1/ Le ouant de out-iuit I : Il s ait du ouant obtenu en out-iuitant les bones de la ellule (en penant V=0 dans le séma équivalent). Il oit linéaiement ave l intensité d illumination de la ellule et dépend de la sufae élaiée, de la lonueu d onde du ayonnement, et de la tempéatue. On peut éie : I V 0 Ip (II-8) II-B-5-/ La tension en iuit ouvet V o : La tension à iuit ouvet est obtenue quand le ouant qui tavese la ellule est nul. Elle dépend de la baièe d éneie et de la ésistane sunt. Elle déoît ave la tempéatue et vaie peu ave l intensité lumineuse. On peut éie : V o I p I 0AU ln 1 Is.(II-9) 3

46 apite II apteus/généateus solaies II-B-5-3/ La puissane : Le but eeé pa tout utilisateu de énéateu potovoltaïque est que l éneie poduite soit la plus optimale possible. La fiue II-8 epésente la aatéistique ouant-tension d une potopile sous illumination ainsi qu une oube téoique de puissane onstante (puissane =tension intensité). Pou l élaiement onsidéé, le point P m epésente le point où la puissane de la potopile est maximale. e point, dit puissane maximale, est assoié à une tension maximale U m et à une intensité maximale I m. Don la puissane founie pa la ellule est donnée pa le poduit (V.I) ; -à-d : V P V I p Is exp 1..((II-10) AU La tension V max et le ouant I max oespondant au maximum de puissane, sont données pa : Vmax Vmax I max Is exp..(ii-11) AU AU Le poduit (V max.i max ) donne la puissane maximale qui epésente 80% envion du poduit (V o.i ). Fiue II-8 : aatéistique ouant-tension d une potopile [3] 33

47 apite II apteus/généateus solaies II-B-5-4/ Le fateu de fome FF (%) : On appelle fateu de fome FF, le appot ente la valeu maximale de la puissane pouvant ête extaite (P max = I max x V max ) de la potopile sous les onditions de mesues standadisées, et le poduit I x V o où : P FF V max I o. (II-1) Il taduit les petes povoquées pa les ésistanes séie R s et ésistanes paallèles R p de la ellule. Pou une ellule de fabiation industielle, le fateu de fome est de l ode de 70%. II-B-5-5/ Le endement de la ellule solaie : oespond au appot de la puissane maximale P m délivée pa la ellule su la puissane inidente P i pa une unité de sufae et s expime pa : Pm VmIm PS PS i i V o IoFF (II-13) PS i Il est énéalement évalué dans des onditions de éféene : sous un ensoleillement de 1000 W/m, à la tempéatue de 5 º et sous un spete AM 1,5. es onditions nomalisées sont dites «S» pou Standad est onditions. [13] II-B-6/ Les paamètes qui influent su la aatéistique I = f (V) : II-B-6-1/ L influene de l élaiement : Le potoouant est popotionnel au flux lumineux et aussi à la sufae de la jontion soumise au ayonnement. La tension de iuit ouvet est indépendante de la sufae ayonnée et n est fontion que de matéiau et de la qualité de la jontion et elle oespond aux onditions où le ouant diet est éal au potoouant. ette tension va se diminue léèement ave le flux lumineux don ave I p omme le monte la fiueii-9. [16] 34

48 apite II apteus/généateus solaies Il est impotant de note que, losque l élaiement est plus faible que 100 W/m (à envion lux et à fotioi à l intéieu de loaux), la tension de la potopile vaie à son tou. Elle baisse ave l élaiement (vaiation loaitmique). Seules les potopiles au siliium amope pemettent un fontionnement dans es onditions, âe à une tension enoe assez élevée. est pou ette aison que le siliium amope peut ête utilisé sous élaiae atifiiel, ontaiement au siliium istallin. [3] ei va beauoup ontibue dans note oix de ellules. Fiue II-9 : Influene du flux lumineux su la oube de puissane de la ellule solaie (=8 ) II-B-6-/ L influene de la tempéatue su le endement : Pou onnaîte la oube aatéistique d une ellule solaie, on pat de la aatéistique d une diode au siliium (jontion P-N dans l obsuité) et on pend ensuite en ompte l illumination. On obtient alos la elation suivante : [16] I U U I t 1 p Is e.(ii-14) Ave I s = ouant de satuation de la diode I p = potoouant U = tension imposée à la diode U t = k/q = 6 mv à 300 K 35

49 apite II apteus/généateus solaies k = 1, onstante de Boltzmann q = 1, ae de l életon = tempéatue absolue en Kelvin Ave ette elation, on peut quantifie la tension de iuit ouvet : k I U o ln 1 q I p s.(ii-15) On peut emaque que ette tension aumente ave le loaitme de I p et don ave L illumination. En evane, elle déoît ave la tempéatue, malé le teme k/q, a I s vaie exponentiellement ave, ompensant laement e denie teme. ette ute de tension ave le fateu tempéatue aua une ande impotane dans le dimensionnement du système. et effet est epésenté su la fiue (II-10) où l on peut obseve difféentes aatéistiques ouant-tension à des tempéatues allant de -15 à 65 sous un ensoleillement de 1000 W/m. Un ode de andeu de ette ute est de à,5 mv/, e qui donne un défiit d envion 90 mv ente 10 et 50. Fiue II-10 : oube I (v) d une ellule à diveses tempéatues [16] 36

50 apite II apteus/généateus solaies ontaiement à la tension, le ouant de out-iuit, quant à lui, aumente ave une ausse de la tempéatue. ei s explique pa une meilleue absoption de la lumièe, le ap optique baissant ave ette ausse. outefois, et aoissement d intensité étant tès faible, il peut ête nélié au point de puissane maximale. Au bilan, la ellule subit une pete de 0,4 à 0,5 % pa deé. [15] De plus, une aute montée en tempéatue est tout à fait envisaeable en fontionnement (jusqu à 75 ). En effet, la tempéatue éelle de mae d une potopile est toujous supéieue à la tempéatue ambiante. II-B-6-3/ Influene de la ésistane séie Rs : [16] La ésistane séie est la ésistane intene de la ellule, elle dépend pinipalement de la ésistane du semi-onduteu utilisé, de la ésistane de ontat des illes. L influene de la ésistane Rs se taduit pa une diminution de la pente de la oube de puissane dans la zone où la ellule se ompote omme un énéateu à tension onstate. Fiue II-11 : omposantes de la oube de puissane d une potopile : influene de la ésistane séie II-B-6-4/ Influene de la ésistane paallèle R p : [16] Les ellules éelles peuvent aussi faite inteveni une ésistane sunt qui appaaît en paallèle su la stutue. ette ésistane aatéise un ouant de fuite ente ille supéieu et 37

51 apite II apteus/généateus solaies ontat aièe, elle est énéalement tès supéieue a R s et peut don ête plaée indifféemment dans le séma équivalent. L influene de R s se taduit pa une diminution de la oube de puissane dans la zone où la ellule se ompote omme un énéateu à ouant onstant. Fiue II-1 : Effet de la ésistane sunt su la oube (V) II-B-6-5/ Influene de l anle d inidene : Losque le ayonnement inident povient d une dietion inlinée pa appot à la nomale au module, le ayonnement absobé de façon utile diminue. La plus ande patie de ette diminution s explique de façon puement éométique : la sufae effetive vu pa le ayonnement vaie omme le osinus de l anle d inidene. La diminution de la puissane absobée est enoe aentuée pa des aisons optique : les éflexions su la paoi extéieue, ainsi que su la sufae des ellules, aumente ave l anle d inidene. La fiue donne l allue de la vaiation du ayonnement eçu à la sufae du module et du ayonnement absobé de façon utile en fontion de l anle d inidene. [18] 38

52 apite II apteus/généateus solaies Fiue II-13 : Influene de l anle d inidene su la puissane eçue et absobée de façon utile (nomalisées sépaément) pa un module potovoltaïque. [18] ompte tenu de ette dépendane anulaie, la puissane founie pa un module dépend beauoup de son inlinaison et de son oientation. Il est ae que les modules soient équipés d un système qui les oiente en pemanene dans la dietion optimum en tenant ompte du mouvement du soleil. L oientation est en énéale fixée, l inlinaison peut pafois ête modifiée manuellement pou teni ompte de la saison. Le plus souvent, l oientation et l inlinaison sont toutes deux fixes. Le oix optimum de l oientation est alos la dietion nod-sud, en dietion de l équateu. Le ois optimum de l inlinaison dépend du itèe d optimisation. Si le but est de mainteni une podution intéessante d éneie même pendant la mauvaise saison, l inlinaison optimum est supéieue (d envion 15 ) à la latitude du lieu. 39

53 apite II apteus/généateus solaies II-B-7/ Le module solaie : Les ellules ne peuvent pas ête assoiées dans un module que si elles sont pafaitement identiques d une pat et d aute pat, le module doit ête iide du point de vus méanique, d où la néessité de son enapsulation. L enapsulation est une opéation tès impotante a elle pemet l obtention du énéateu PV fontionnel. [19] Avant de poéde à l enapsulation, il est indispensable de déie les difféentes oues qui onstitueont le module. 1. oue supéieu : on utilise le vee tempé qui suppote des éats de tempéatues donne de la iidité au module. Assue une bonne tansmission. Assue une bonne isolation. Eventuellement est un absobeu de ayon ulta violet.. oue inféieu : on utilise le vee ou les polymèe es denies de plus en plus employés en ajoutant une oue d aluminium anodisé. La oue inféieue assue l isolation. Elle assue la solidité méanique. 3. Remplissae : le poédé le plus employé est l utilisation des temoplastiques omme : EVA (aetol etyl vinilique). PVB (Polyvinyl butyal). PMMA (Polymetymetoylate). Résine de silione. Le emplissae doit ête : anspaent pou assue une bonne ondution du ayon optique. Doit ésiste aux tensions temiques. Doit avoi une bonne ésistane életique (jusqu à 11500V). Doit avoi une bonne tansmission. Doit avoi une bonne ésistane à l umidité 40

54 apite II apteus/généateus solaies A tite d exemple une étude ompaative de endement de deux modèles d enapsulation est pésentée [0]. Modèle 1 : [0] Fiue II-14 à enapsulation de ésine de silione : Les ellules sont montées su le suppot qui peut ête soit en vee ou en aie, L enobant et le ouvele avant sont en plastique ou en ésine de silione sevent à potée la façade avant des ellules. Modèle : [0] Fiue II-15: Module à enapsulation vee : Les ellules sont montées su feuille de vee, le ouvele de dos qui est une feuille de métal ou de vee set à potée l aièe des ellules. Le paout du ayonnement lumineux à taves le module en énéal fait omme suit : 1. La adiation solaie inidente su la sufae avant du module est patiellement éfléie et tansmise.. La patie tansmise est absobée et éfléie dans les oues de l enapsulation ou absobée pa les ellules. 3. La adiation solaie absobée pa les oues est onvetie patiellement en aleu. 4. La adiation absobée pa les ellules est onvetie en életiité et en aleu qui est nélieable en fontionnement nomal. 41

55 apite II apteus/généateus solaies 5. La adiation onvetie en aleu onduite à une aumentation de tempéatue du module et de son envionnement. A e moment on peut die que l éneie solaie absobée est éale à l éneie onvetie en életiité plus la aleu pedue à l ai ambiant pa ondution et ayonnement. Le oeffiient de onvesion (endement) des ellules aumente ave la diminution de la tempéatue et il est souaitable de minimise la difféene ente le module et l envionnement II-B-8/ Simulation de endement de onvesion pou deux modules à enapsulation difféentes : [19] Pou la pésentation de l étude ompaative, il est néessaie de faie les ypotèses suivantes : 1. Les indies de éfation de la ellule et des oues d enapsulation sont indépendants des lonueus d ondes.. Le plan du module est pependiulaie au ayon solaie. 3. Les pénomènes d absoptions de la «adiations» dans le système sont néliés. 4. Les popiétés optiques sont indépendantes de la tempéatue et de la dietion du ayonnement. 5. La adiation solaie inidente est seulement diete. Modèle temo-optique : Le but de la pésentation de e module étant une ompaaison du endement de deux modules à enapsulation difféentes. La base de l étude se fea pinipalement su la quantité de aleu éanée et sa elation ave le endement. Une oupe tansvesale du module est donnée en fiue II-16 epésentant l éneie solaie éanée ente les ellules et les difféentes oues d enapsulation. 4

56 apite II apteus/généateus solaies Fiue II-16 : oupe tansvesale d une patie du module enapsulé popiété optique et temique. -n, n 1 et n, les indies de éfation de la ellule et des oues 1 et espetivement. - 1, les oeffiients de éflexion de oue 1, et de la p de la ellule. -a 1, a les oeffiients d atténuation de aque oue. - 1, et les oeffiients de tansmission des oues 1, et de la ellule espetivement. Dans le as où il n y a pas de oue antieflet les équations de Fesnel sont utilisées pou alule les oeffiients de éflexion [1] sinon il faudait faie inteveni dans les équations l influene des oues anti-eflet. La oue anti-eflet dans la fome la plus simple est une oue d épaisseu =(/4)n d un matéiau dont l indie de éfation est faible [1]. Les oues anti-eflet pemettent de minimise les petes de aleu dues à la éflexion. Bilan temo-optique : omme il est epésenté su la fiue II-16 tous les flux d éneies adiants (Q + 1, Q -, Q +, Q -, et) oespondant espetivement aux sufaes 1, quand aux sines (+), (-) ils epésentent les flux entant et sotant du module. A l équilibe éneétique, à aque sufae oespond une elation ente les flux d éneie pa exemple : La sufae (1) à l équilibe : 43

57 apite II apteus/généateus solaies Q 1 - = 1. Q Q - Q - = 1. Q Q 1 - (II-16).(II-17) La loi de Bee est utilisé pou alule l atténuation de l éneie de adiation à taves les oues pa exemples : [19] Q + -, Q 3 eliés omme suit : Q 3 - =. Q + où 1, = exp(-a 1,.t 1, ) Des expessions similaies sont développées pou les autes flux et dis équations sont ésolues simultanément pou obteni des valeus numéiques des flux. Les expessions suivantes sont utilisées pou alule la aleu absobée dans aque oue où Q 1 et Q les aleus totales espetivement éanées sont données pa : Q Q 1 Q Q1 Q Q3 Q1 Q3 Q4 Q3....(II-18).(II-19) Saant que la aleu absobée pa la ellule solaie s éit : Q Q 5 Q5...(II-0) La puissane poduite pa les ellules est donnée pa : P 0 Q. d. G..(II-1) Où () : le oeffiient spetal de onvesion d éneie du ellule. : endement de onvesion. dépend de la tempéatue de la ellule d apès la fomule suivante : 0 (5 ) 1 0,005 5 (II-) Les valeus typiques du () de siliium sont epésentées dans la fiue II

58 apite II apteus/généateus solaies Fiue II-17 : La éponse spetale des ellules en siliium. [] La ésistane temique de onvetion à pati de la sufae à l ai ambiant est donné pa : R S ai 1 A (II-3) : oeffiient de tansfet de aleu w/m². La elation utilisé pou alule : [3, 4,5] Où : 0 ( ) 4 1,47.10 (.os ) 1/ 3 4, V (II-4) sufae ai : anle d inlinaison du module. V : vitesse d ai m/s. La ésistane temique de adiation ente le module et l entouae est donnée pa [4] : R sb ( A.. F b sb ) 1..(II-5) 45

59 apite II apteus/généateus solaies A : sufae du module. b : l émissivité du module. : onstante de stefen Bolzmann. F s-b : Fateu de fome. F F stee siel 1 1 os 1F stee Où : anle d inlinaison du module. En onlusion, nous pouvons ompae apès ésolution du système obtenu pa l étude temique, les puissanes életiques, la tempéatue des ellules pa onséquent le endement életique pou les deux modèles de modules potovoltaïque à enapsulation difféentes. Dans la fiue II-18 sont epésentées les petes d éneies au sein de la ellule potovoltaïque, on onstate que le flux d éneie dans une ellule au siliium oespond en pinipe à 44% envion, de l éneie solaie à laquelle la ellule est sensible, 16% de l éneie sont pedues au sein de la ellule e qui explique que le endement téoique maximal est à 8% seulement. Le endement éel est ompis ente 14 et % [5]. 46

60 apite II apteus/généateus solaies Fiue II-18 : Repésentation des petes d éneie en sein de la ellule potovoltaïque. [19] Nous avons pésenté une étude ompaative du endement de onvesion de modules potovoltaïque à enapsulation difféentes, mais note but est de minimise les petes temiques, le module à enapsulation bi-vee étant elui qui pésente les meilleues pefomanes életiques et temiques. 47

61 apite II apteus/généateus solaies II-B-9/ Module potovoltaïque : Un module potovoltaïque est d abod un onvetisseu d éneie lumineuse en életiité. Pa définition est un ensemble de potopiles assembles pou énée une puissane életique suffisante los de son exposition a la lumièe. En effet, une potopile seule ne énèe qu une tension faible : de 0.5 à 1.5V selon les tenoloies. Il est don néessaie d assoie plusieus potopiles en séie pou pouvoi poduie une tension exploitable. es ensembles des ellules doivent ête enapsules dans des modules étanes qui les pésevent de l umidité et des os. [16] II-B-9-1/ Estimation du nombe de module : Le alul du nombe suffisant de modules est indispensable pou assue l autonomie d une station solaie. e alul est fait à pati des données météooloiques du lieu où la station est installée (nombes d eues d ensoleillement ou bien d iadiation). En effet, les elevées nombes d eues d ensoleillement potent dans etains as su une quinzaine d années. Le as idéal pou les appliations potovoltaïques seait de onnaîte la podutivité éelle su le site d un module étalon inliné à la latitude du lieu et donnant des ésultats d ampèes/eues/mois. 1/ Puissane d un module en fontion de la duée : La duée d insolation oespond à la duée pendant laquelle le soleil a billé, patiquement est l intevalle de temps pendant lequel un énéateu est soumis à un ayonnement. Pou obteni une puissane téoique disponible su un module (BPX47 A) inliné l altitude du lieu, il faut ompte toutes les eues d insolation à 1KW/m² et le omplément pou alle à 4380 à 0.1 KW/m², en attibuant au diffus le même endement de onvesion. Saant que pou 1KW/m² les ellules atteinent 60, alos que sous 0.1 KW/m², elles estent à 5. [18] Pt H P n 4380H x xp.(ii-6) Ha 48