PRESENTATION DES DIFFERENTS EQUIPEMENTS D’UN KIT PHOTOVOLTAÏQUE ET DU SYSTEME DE POMPAGE SOLAIRE

Les cellules solaires

Principe de fonctionnement des cellules solaires

L’élément de base de la génération photovoltaïque est la cellule solaire. Elle est obtenue à partir d’un matériau semi-conducteur dont le silicium est le plus utilisé. Ce type de matériau est le deuxième élément de la croute terrestre [32, 33]. La conductivité électrique d’une cellule solaire est moyenne mais suffisante pour permettre le passage d’un courant électrique lorsqu’elle est dopée. Il y’a deux types de dopage à savoir le dopage de type N et le dopage de type P. 

Dopage de type N Le dopage de type N est négatif et consiste à introduire dans la structure semi-conductrice des atomes étrangers. Ces derniers, ont la propriété de donner chacun un électron excédentaire (charge négative), libre de se mouvoir dans le cristal. C’est le cas du phosphore (P) dans le silicium (Si) comme l’indique la figure 2-1.

Ce type de dopage permet d’augmenter la concentration en électrons libres. Le dopant ajoute une bande d’énergie près de la bande de conduction. Ainsi l’énergie nécessaire pour que les électrons passent dans la bande de conduction est bien plus facilement atteinte [32]. Figure 2-1: Dopage de type N [34]  Le dopage de type P Le dopage de type P est positif. Il consiste à utiliser des atomes dont l’insertion dans le réseau cristallin donnera un trou excédentaire. Le type de dopage le plus couramment utilisé pour le silicium est le bore (B) comme le représente la figure 2-2. Le niveau d’énergie ajouté se situera près de la bande de valence et sera doté de trous, autrement dit cette bande agira comme un ion positif manquant d’électrons [33].

Figure 2-2: Dopage de type P [34]  Création de la jonction PN La mise en contact de deux semi-conducteurs habités par des ions de polarités différentes fait apparaître trois régions, telles que une région N, une région P et une région à l’interface appelée couche de déplétion ou jonction PN (figure 2-3). Cette jonction constitue le cœur de la cellule photovoltaïque et lui permet de se comporter comme un générateur électrique sous un éclairement. Figure 2-3: Jonction PN [35] Ainsi le principe de fonctionnement des cellules solaires se fait à partir de la jonction PN. Des matériaux semi-conducteurs comme le silicium sont assemblés en deux couches l’une dopée positivement (P) et l’autre dopée négativement (N) (figure 2-4). Sous l’influence d’une énergie lumineuse extérieure, les électrons de la couche N excités vont se diriger vers la partie P et ainsi créer une différence de potentiel pour induire un courant électrique [33]