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Exposée sur les cellules photovoltaïque présenter par: Rabhine Houssameddine .

Exposée sur les cellules photovoltaïque présenter par: Rabhine Houssameddine . Faculté des sciences . Département de physique . Master: physique Option: énergétique et énergie renouvelable . SOMMAIRE : 1. introduction. 2. historique. 3. définition d’une cellule photovoltaïque. 4. différents types d’une cellule photovoltaïque. 5. rendement d’une cellule photovoltaïque. 6. fabrication d’une cellule photovoltaïque. 7. principe de fonctionnement d’une CPV. 8. avantages et inconvénients. 1. introduction : Dans ce exposée on fait appel à quelques bases indispensables dans le domaine photovoltaïque, Nous décrirons ensuite les cellules solaires avec leurs caractéristiques photovoltaïques et une brève description des différentes filières technologiques existantes. Et on termine par les avantages et inconvénients de l'énergie photovoltaïque. 2. historique : 1839 : Le physicien français Antoine Becquerel découvre l’effet photovoltaïque. 1875 : Werner Von Siemens expose devant l’Académie des Sciences de Berlin un article sur l’effet photovoltaïque dans les semi-conducteurs. 1887 : L’effet photoélectrique a été compris et présenté en 1887 par Heinrich Rudolf Hertz . 1905 : Einstein expliqua le phénomène photoélectrique en 1905 et obtint le prix Nobel de physique sur ses travaux en 1921. 1954 : Trois chercheurs américains, Chapin, Pearson et Prince des laboratoires BELL mirent au point la première cellule photovoltaïque au silicium avec un rendement de 4%. 1958 : Une cellule photovoltaïque avec un rendement de 9 % est mise au point. 1973 : La première maison alimentée par des cellules photovoltaïques est construite à l’Université de Wilmington dans l’Etat du Delaware, USA. 1983 : La première voiture alimentée par de l’énergie photovoltaïque parcourt une distance de 4 000 km en Australie. 1995 : Des programmes de toits photovoltaïques raccordés au réseau ont été lancés, au Japon et en Allemagne, et se généralisent depuis 2001. 2000 : Entrée en application le 1er avril 2000 et modifiée en 2004 et en 2009. 2005 : En décembre 2005 mise en réseau de la première centrale solaire photovoltaïque du groupe PrimeEnergy. 3. définition d’une cellule photovoltaïque : La cellule photovoltaïque est composée d’un matériau semi-conducteur qui absorbe l’énergie lumineuse et la transforme directement en courant électrique. 4. diffèrent types des cellules photovoltaïques : Généralement on distingue des cellules photovoltaïques en fonction des développements technologiques. Les cellules de 1ère génération Les cellules de première génération sont basées sur une seule jonction P-N et utilisent généralement le silicium sous forme cristalline comme matériau semi-conducteur. Les cellules en silicium monocristallin : + Très bon rendement + Sensibilité accrue aux rayonnements directs - Coût élevé Les cellules en silicium poly cristallin : + Bon rendement (moins bon que les cellules monocristallines) + Coût moins élevé que pour les cellules monocristallines + Sensibilité accrue aux rayonnements directs - Forte sensibilité à la température Les cellules de 2ème génération Les couches minces constituent la seconde génération de technologie photovoltaïque. Dans cette génération, on distingue le silicium amorphe (a-Si), le disélénium de cuivre indium (CIS), le tellure de cadnium (cdTE), entre autres,… Ces cellules possèdent divers avantages et inconvénients : + Sensibilité accrue aux rayonnements diffus + Moins sensible à l’ombrage dû à la forme longitudinale des cellules + Moins de matériau de base pour la fabrication + Moins sensible aux fortes températures + permet la fabrication de panneaux souples et flexibles - Certains éléments très polluants lors de la fabrication (cadnium) - Performance diminuant dans le temps - Rendement moindre que les cellules de 1ère génération Les cellules de 3ème génération La troisième génération vise à passer la limite maximale de rendement des cellules actuelles, qui est d’environ 30%. Plusieurs concepts sont envisagés pour atteindre cet objectif :  Superposition de multiples cellules (utilisant des bandes d’énergie différentes)  Cellules à concentration  Utilisation de photons à basse énergie qui ne sont habituellement pas abordé par la cellule  Cellules à électrons chauds produisant plus de pairs d’électron/trou pour des énergies supérieures à la bande d’énergie  Conversion des photons pour ajuster le spectre de la lumière solaire aux caractéristiques du semi-conducteur. 5. rendement d’une cellule photovoltaïque : Type Rendement cellule (en labo) Module (en labo) Module (commercial) Niveau de développement 1ère génération Silicium monocristallin 24,70% 22,70% 12-20% Production industrielle Silicium poly cristallin 20,30% 16,20% 11-15% Production industrielle 2e génération Silicium amorphe 13,40% 10,40% 5-9% Production industrielle Silicium cristallin en couche mince 9,40% 7% Production industrielle CIS 19,30% 13,50% 9-11 % Production industrielle CdTe 16,70% 6-9% Prêt pour la production 3e génération Cellule organique 5,70% Au stade de la recherche Cellule de Grätzel 11% 8,40% Au stade de la recherche Cellules multi-jonctions 39% 25-30% Au stade de la recherche, production exclusivement pour applications spatiales (Systèmes Solaires – hors-série spécial recherche solaire – Juillet 2006) 5. rendement d’une cellule photovoltaïque : 6. fabrication d’une cellule photovoltaïque : 7. principe de fonctionnement d’une CPV : Le fonctionnement d’une cellule photovoltaïque est relativement simple. Un semi-conducteur présentant une face négative et une face positive, du silicium par exemple, est exposé à la lumière. En percutant les atomes de silicium, les photons mettent en mouvement des électrons qui se déplacent dans des directions différentes selon leur charge. C’est ce déplacement d’électrons qui génère un courant électrique. Pour que les électrons soient attirés d’un côté ou de l’autre du dispositif, la cellule photovoltaïque doit posséder une face négative et une face positive. Le silicium utilisé en surface est donc préalablement chargé, ou « dopé », négativement en lui adjoignant du phosphore. De même, le silicium utilisé au dos de la cellule photovoltaïque est chargé positivement avec du bore. C’est cette différence de charge entre la face inférieure et la face supérieure qui entraîne le mouvement des électrons, comme l’illustre le visuel ci-dessous : En libérant des électrons à la surface du silicium qui sont ensuite attirés d’un côté ou de l’autre de la cellule photovoltaïque, l’énergie lumineuse est ainsi transformée en énergie électrique. Le mouvement des électrons crée un courant continu qui est ensuite transformé en courant alternatif grâce à un onduleur afin de pouvoir être utilisé ou bien stocké dans une batterie. 8. avantages et inconvénients : Les avantages: La production de cette électricité renouvelable est propre. Elle n’est pas toxique. Les systèmes photovoltaïques sont extrêmement fiables. L’énergie photovoltaïque est particulièrement attractive pour les sites urbains, dus à leur petite taille, et leur opération silencieuse. La lumière du soleil étant disponible partout, l’énergie photovoltaïque est exploitable aussi bien en montagne dans un village isolé que dans le centre d’une grande ville. Les inconvénients: Production d’énergie qui dépend de l’ensoleillement, toujours variable. Le coût très élevé. Faible rendement de conversion. S’il faut stocker l’énergie avec des batteries, le coût de l’installation augmente. Pollution à la fabrication. Merci pour votre attention uploads/Science et Technologie/ exposee-sur-les-cellules-photovoltaique-presenter-par.pdf