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Cours sytemes photovoltaique ch3

CHAPITRE Cellules Solaires Principes technologies et matériaux Abdelkader OUTZOURHIT Ecole ECOMAT Bouznika CIntroduction Contexte General ? Demande en énergie croissante ? Reserve en pétrole limitées ? Changement climaciques Emission des GES ? source alternative d ? énergie ? Terre reçoit W m d ? énergie solaire absorption par l ? atmosphère négligée ? L ? exploitation de l ? énergie solaire s ? avère nécessaires technologies matures -Energie solaire absorbée par la terre atmosphère et océans inclus exajoules EJ joules par ans de l ? énergie incidente -- Energie primaire utilisée en EJ - Electricité EJ Contexte du Maroc - Forte dépendance énergétique -Très bon envolement moyenne kWh m jours Energie électrique solaire Photovolta? que et thermodynamique resete encore noncomplétive avec les sources traditionnelles ? R D pour développer de nouvelles générations de cellules solaires CClassi ?cation des cellules solaires ? ere génération ?? Une seule jonction à base de Silicium monocristallin - de rendement ou poly cristallin rendement - ?? de la production de ?? approche le rendement théorique limite de ? eme génération Couches minces CdTe CIGS de la production Mondiale de ? eme Génération Multi-jonctions avec ou sans concentration à de rendement Evolution des couts d ? électricité PV www epia org EPIA Solar Generation V Report Sept CProducteurs de cellules Solaires CExemple de centrale PV Waldpolenz Solar Park Allemgane megawatts couches minces CConversion Photovolta? que E ?et photovolta? que Découvert par Alexandre- Edmond Becquerel en eres cellules fabriquées vers les années ? Une cellule photovolta? que est un composant électronique qui exposé à la lumière photons génère de l ? électricité courant continue ? Le courant est fonction de l ? éclairement de la composition spectrale de la lumière et de la température de la cellule ? Les processus impliqué dans la conversion photovolta? ques ?? Absorption de la lumière et génération de porteurs de charges libres ?? Séparation de ces porteurs pour éviter leur recombinaison ?? Collection des porteurs et passage dans un circuit externe ? cellules photovolta? ques les plus répandues sont constituées de jonctions PN homo- jonction ou hétérojonctions à base de semi-conducteurs CConducteurs Semi-conducteurs isolants Métaux électrons sont libres ? sont dans la bande de conduction CB EF niveau de Les deux bandes se chevauchent Fermi Ou band partiellement rempli Eg dernier Electrons de valence complètement VB niveau rempli délocalisées ? ils appartient à la bande de conduction CB Bande interdite Eg VB Ec LUMO EV HOMO Band de conduction ou les électrons peuvent se déplacer librement est séparée de la BV par une bande interdite de largeur Eg Eg eV semi- conducteur Eg eV isolant électrons de valence sont fortement liées ? appartient à la bande de valence Electrons de la BV peuvent être excités vers la BC et laissent derrière un trou qui se déplace librement dans la BV CFormation des Bandes d ? énergies Aspect qualitatif Cas des solides des chaines polymères Eg CSemi-conducteurs Intrinsèques ? Silicium Si le semi-conducteur est le plus utilisé ? Il a électrons de