Caracterisation D'un Ppanneau Photovoltaique

Introduction

Profiter de l’énergie solaire est une des manières possibles de produire de l’électricité.

La conversion du rayonnement en électricité, appelée effet photovoltaïque, a été découverte par E. Becquerel en 1839. Il a fallut attendre près d’un siècle pour que les scientifiques approfondissent et exploitent ce phénomène de la physique.

La technologie qui permet la conversion de cette forme d’énergie (énergie solaire) en énergie électrique est appelée conversion photovoltaïque.

Cette transformation s’effectue sans bruit, sans émission de gaz, elle est donc une énergie totalement propre. Par ailleurs, l’absence et le manque en mouvement des pièces mécaniques lui confèrent un niveau de fiabilité inégalable (la durée de vie d’un module photovoltaïque est estimé généralement par les experts à 30 ans).

L’objet de notre projet est, la caractérisation d’un panneau photovoltaïque (SELON 55W), pour savoir les conditions d’obtention de la puissance maximale, ainsi que la réalisation d’un régulateur MPPT (Maximum Power Point Tracking) dont le rôle essentiel est de poursuivre le point de puissance maximale (PPM) du générateur PV

La présentation de notre projet va se faire en trois parties :

• dans la première partie, nous allons donner une idée générale sur les panneaux photovoltaïque (constitution, principe de fonctionnement ainsi que leur utilisation)

• dans la deuxième partie, nous allons caractériser le panneau photovoltaïque dont on dispose, et c’est la ou on va toucher la nécessité d’un régulateur MPPT

• dans la troisième partie, nous allons faire l’étude théorique d’un régulateur MPPT, puis présenter les différentes étapes de sa réalisation

1- Généralité sur les panneaux photovoltaïques

1-1 Définition d’un panneau photovoltaïque

Un module photovoltaïque (également appelé panneau solaire photovoltaïque) est un générateur électrique de courant continu. Autrement dit, c'est un appareil qui crée de l'électricité lorsqu'il est exposé à la lumière du soleil sous l’effet photovoltaïque.

Le module est composé d'un cadre rigide (le plus souvent en aluminium) permettant la fixation, et d'une vitre transparente en verre trempé sur le dessus. A l'intérieur se trouve un nombre variable de cellules photovoltaïques connectées électriquement. En réalité, ce sont elles qui génèrent l'électricité. On les regroupe à l'intérieur du module afin de cumuler leur puissance et de les rendre plus résistantes à l'environnement extérieur.

Dans cette définition on constate l’apparition de deux mots clé : effet photovoltaïque et cellule photovoltaïque

1-2 L’effet photovoltaïque

Lorsqu’un matériau est exposé à la lumière du soleil, les atomes exposés au rayonnement sont " bombardés " par les photons constituant la lumière; sous l’action de ce bombardement, les électrons des couches des couches de valence) ont tendance à être " arrachés / décrochés " : si l’électron revient à son état initial, l’agitation de l’électron se traduit par un échauffement du matériau. L’énergie cinétique du photon est transformée en énergie thermique. Par contre, dans les cellules photovoltaïques, une partie des électrons ne revient pas à son état initial. Les électrons " décrochés " créent une tension électrique continue faible. Une partie de l’énergie cinétique des photons est ainsi directement transformée en énergie électrique (figure1).

Figure 1 : schéma descriptif du phénomène de « l’effet photovoltaïque »

1-3 Cellule photovoltaïque

La cellule photovoltaïque est le composant électronique semi-conducteur qui, lorsqu'il est assemblé en batterie, compose un panneau solaire photovoltaïque. Dans la cellule photovoltaïque l'absorption des photons libère des électrons chargés négativement et des "trous" chargés positivement. Ces charges électriques sont séparées par un champ électrique interne et collectées par une grille à l'avant et un contact à l'arrière, produisant un courant électrique. La cellule photovoltaïque est un générateur électrique élémentaire qui transforme directement l'énergie solaire en énergie électrique

a- Différents types de cellule photovoltaïque

Il existe différents types de cellules photovoltaïques. Il est donc indispensable de connaître les particularités de chacune :

• Les cellules monocristallines

Les cellules monocristallines sont les photopiles de la première génération, elles sont élaborées à partir d'un bloc de silicium cristallisé en un seul cristal. Les cellules sont rondes ou presque carrées et, vues de près, elles ont une couleur uniforme. Elles ont un taux de rendement de 12 à 16%, mais la méthode de production est laborieuse et difficile, et donc très cher, car il faut une grande quantité d'énergie pour obtenir du cristal pur.