Efficacité énergétique. Cellules Photovoltaïques

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1 Efficacité énergétique CI 9 Cellules Photovoltaïques 1 Problématique Comment améliorer l efficacité énergétique d une cellule photovoltaïque? Une cellule photovoltaïque est composée d un matériau semiconducteur qui absorbe l énergie lumineuse et la transforme directement en énergie électrique. énergie lumineuse Cellule photovoltaïque énergie électrique Le rendement correspond au rapport entre l énergie électrique fournie et l énergie lumineuse reçue. Il exprime donc la capacité de la cellule à transformer l énergie lumineuse en énergie électrique. Il existe plusieurs solutions technologiques pour réaliser ces cellules mais elles ont des rendements très différents. Vous allez réaliser une étude comparative et mettre en évidence les paramètres influents sur l efficacité énergétique des cellules photovoltaïques. 2 Les différentes technologies de cellule PV Sur internet, rechercher les différentes technologies de cellules photovoltaïques. Ecrire une synthèse sur le résultat de vos recherches. Première partie Vous avez 3 technologies différentes disponibles dans le laboratoire STI2D. Monocristallin Polycristallin Amorphe Page 1 / 5

2 3 Validation du modèle Comment s'assurer qu'un modèle décrive le comportement réel d'une cellule? Pour valider le modèle, vous allez comparer le comportement réel d'une cellule PV (par des mesures) et celui d'un modèle de (par des simulations). Pour cela, vous allez faire l acquisition de l intensité et de la tension fournies par la cellule PV dans certaines conditions, puis comparer les résultats obtenus par la simulation dans les mêmes conditions. Lancer le logiciel Matlab. Dans l invite de commande, saisir CellulePV_IHM puis valider. 3.1 Mesures sur une cellule Réaliser le câblage suivant (avec une cellule polycristalline) : Courant Cellule Charge Tension Eclairer la cellule avec le spot halogène. Cliquer sur acquisition puis faire varier lentement le potentiomètre de la charge sur le boitier. Page 2 / 5

3 3.2 Simulation Mesurer les grandeurs suivantes : Irradiance 1 (solarimètre) Dimensions de la cellule Température de la cellule (thermomètre infrarouge) Solarimètre Thermomètre IR Les valeurs et correspondent à l intensité de courtcircuit et à la tension en circuit ouvert lorsque l irradiance vaut 1000 W/m² et la température de cellule 25 C. Tous les constructeurs ont ainsi la même référence pour caractériser les cellules. Ici et seront déterminés par rapport à l irradiance mesurée. courtcircuit circuitouvert Relever les valeurs et sur la courbe obtenue par la mesure. Saisir ces données dans l interface Matlab Lancer la simulation 3.3 Comparaison modèle/réel et validation Comparer les deux courbes. Si besoin, modifier les valeurs de et afin qu elles correspondent davantage. Montrer les courbes au professeur pour valider le modèle. 4 Paramètres influents sur l'efficacité énergétiques Sur quels paramètres fautil agir pour améliorer l'efficacité énergétique d'une cellule? Le modèle ayant été validé, nous pouvons à présent réaliser facilement de très nombreux essais depuis l interface Matlab Collecte des courbes Afin d'éviter d'avoir à redessiner les différentes courbes, voici comment vous procèderez : Créer un nouveau fichier texte (Word) A la fin de chaque série de simulations : o faire une copie d'écran des deux graphiques o coller cette image dans le fichier texte A la fin de l'activité : o Réduire les images collées de manière à ce que l'ensemble n'occupe qu'une seule page o Imprimer cette page o Découper les graphiques o Les coller sur la feuille du compterendu (à droite des tableaux). 1 ou éclairement énergétique ( Page 3 / 5

4 4.2 Influence du type de cellule Pour chaque type de cellule PV, modifier le type de cellule, puis lancer une nouvelle simulation. Type Polycristallin Monocristallin Amorphe 4.3 Influence de la température Pour une cellule de type polycristallin, modifier la valeur de température de cellule, puis lancer une nouvelle simulation. Température 20 C 40 C 60 C 4.4 Influence de l'éclairement Pour une cellule de type polycristallin, modifier la valeur d'irradiance, puis lancer une nouvelle simulation. Irradiance 200 W/m² 500 W/m² 1000 W/m² 4.5 Conclusion Comparer l efficacité énergétique des trois types de cellules Conclure sur les moyens d augmenter l efficacité énergétique des cellules photovoltaïques. Page 4 / 5

5 Deuxième partie Les modules photovoltaïques ne peuvent pas être constitués d une seule cellule. Il est donc nécessaire de connecter plusieurs cellules entre elles en série ou parallèle. série parallèle Estce que ce type de connexion a une influence sur l efficacité énergétique? 4.6 Influence de la connexion des cellules Modéliser un module PV constitué de deux cellules polycristallines en séries. Simuler le comportement de ce module en faisant varier des paramètres sur Matlab et remplir le tableau. Type une seule cellule 2 cellules en série 2 cellules en parallèle Comparer avec le tableau d une seule cellule. Préciser le changement lorsqu une cellule est occultée Page 5 / 5