Généralités sur les systèmes photovoltaïques

Aujourd’hui, l’exploitation des énergies renouvelables est devenue possible garce aux nouvelles technologies, Ces énergie sont des énergies disponibles en quantités illimitées sur la terre avec des différentes sources comme: l’hydroélectrique, la biomasse, l’éolienne, le soleil et la géothermie. L’énergie solaire, c’est une énergie disponible partout, non polluante et qui ne s’épuise jamais. Grâce au développement des semi-conducteurs, la production de l’électricité à partir de cette source est probablement faisable pour plusieurs et différentes applications [21].

Le mot  » photovoltaïque  » vient de la grecque  » photo  » qui signifie lumière et  » voltaïque » qui tire son origine du nom d’un physicien italien Alessandro Volta (1754 – 1827), qui a contribué beaucoup à la découverte de l’électricité, alors le mot photovoltaïque signifie littérairement la lumière-électricité [21] [22].

Énergie solaire

L’énergie solaire est disponible en grandes quantité abondante sur notre planète terre, c’est une énergie importante et alternative par rapport aux autres sources d’ énergie renouvelable, grâce à son principe qui se base sur la transformation du rayonnement solaire en énergie électrique. Cette énergie est disponible les jours est absente les nuits et les jours de mauvais temps pour laquelle s’appelle énergie intermittente [22].

Standardisation du spectre solaire 

L’ intensité du spectre solaire est égale à 1367 W/m² au niveau du bord externe de l’atmosphère [24]. A savoir que:
– le spectre solaire AMO, correspond au rayonnement à l’extérieur de l’atmosphère, ce spectre est utilisé pour les applications spatiales, ce qui donne AMO = 1353 W/m².
– le spectre solaire AMI, correspond au soleil au zénith (le soleil est perpendiculaire à la surface de la terre), donc c’est le rayonnement qui atteint le niveau de la mer à midi dans un ciel clair est de 1000 W/m².
– le spectre solaire AM1.5G, c’est le cas ou le soleil n’est pas au Zénith (moins d’énergie inferieur à 1000 W/m²) , ce spectre est conçu pour les applications terrestres. G signifie GLOBAL: le spectre direct, le spectre diffus et réfléchi.

Historique de l’énergie photovoltaïque 

On présente dans cette partie l ‘histoire des photovoltaïques, son histoire montre que l’utilisation de cette énergie est très ancien [27] [28].

– 1839 : le physicien français Edmond Becquerel découvre l’effet photovoltaïque.

– 1875 : Werner Von Siemens expose devant l’Académie des sciences de Berlin un article sur l’effet photovoltaïque.

– 1954 : trois chercheurs américains Chapin, Pearson et Prince fabriquent une cellule photovoltaïque.

– 1958 : une cellule solaire avec un rendement de 9 % à mise au point. Les premiers satellites alimentés par des cellules solaires sont envoyés dans l’espace les années 60.

– 1973 : la première maison alimentée par des cellules photovoltaïques était construite à l’Université de Delaware.

– 1983 : la première voiture alimentée par énergie photovoltaïque parcourt une distance de 4000 km en Australie.

– 2013 : la production mondiale des modules photovoltaïques a dépassé les 5 MWc en 1982 à 18GWc.

– 2013 : le groupe algérien Condor électronique, a lancé la production des panneaux photovoltaïques dont la puissance varie entre 70 W et 285 W.

– 2019 : la production d’énergie photovoltaïque est à la disposition de l’industrie, entreprises et des particuliers, incluant les applications domestiques.

Principe de la conversion photovoltaïque

Une cellule photovoltaïque est constituée de deux couches superposées de silicium, une des couches dopée au Bore qui manque un électron dans sa dernière couche soit une charge positive P (les trous) et l’autre dopée au phosphore qui contient un électron de plus dans sa dernière couche soit une charge négative N (les électrons), lorsque la lumière frape la surface d’ une cellule, les électrons et les trous se déplacent afin qu’ils peuvent se combiner entre eux, ce mouvement créé une zone qui s’appelle jonction PN avec une différence de potentiel électrique entre la zone N et la zone P, accompagné d’ un champ électrique qui sert a séparé les charges positives et négatives, de telle sorte que les électrons cherchent a combinés avec les trous, ils sont obligés de passé par le circuit externe qui engendre un courant électrique .