LES MODULES

Le module photovoltaïque ou panneau photovoltaïque est le nom donné à un assemblage de plusieurs cellules afin d'augmenter la quantité d'énergie produite.

Il existe également des modules sous forme de membranes souples et résistantes ainsi que des panneaux à concentration.

Les panneaux à concentration sont obtenus en intercalant un dispositif concentrateur entre le soleil et la cellule.

On peut ainsi utiliser une surface de cellules beaucoup plus petite et utiliser des cellules à rendement très supérieur (entre 30 et 40%).

La puissance crête d'un panneau photovoltaïque (puissance sous un ensoleillement de 1000W/m²) est de l'ordre de 50 à 250W.


   LES CELLULES

Le silicium est le matériau le plus utilisé pour la fabrication de cellules photovoltaïques.

On l'obtient par réduction à partir de silice.
Le silice est le composé le plus abondant dans la croûte terrestre et notamment dans le sable et le quartz. Actuellement trois types de cellules sont le plus souvent utilisées pour la fabrication de modules solaires :


Les cellules en silicium amorphe
le silicium, lors de sa transformation, produit un gaz qui est projeté sur une feuille de verre. La cellule est d'un gris très foncé.

Avantages	Inconvenients
Elles fonctionnent avec un éclairement faible ou diffus (même par temps couvert) Un peu moins chère que les autres technologies Intégration sur support souples ou rigides	Rendements faibles en plein soleil (de 5% à 7%) Nécessité de couvrir des surfaces plus importantes que lors de l'utilisation de silicium cristallin (ratio Wc/m2 plus faible, environ 60Wc/m2) Performances qui diminuent avec le temps (environ 7%)

Les cellules en silicium monocristallin
Lors du refroidissement, le silicium fondu se solidifie en ne formant qu'un seul cristal tronçonné en fines tranches qui donneront des cellules. Ces cellules sont en général d'un bleu uniforme.

Avantages	Inconvenients
Bon rendement de 14% à 16% Bon ration Wc/m2 (environ 150Wc/m2) ce qui permet un gain de place Nombreux fabricants	Coûts élevés

Les cellules en silicium polycristallin
Pendant le refroidissement du silicium dans une lingotière, il se forme plusieurs cristaux. La cellule photovoltaïque est d'aspect bleuté mais pas uniforme. On distingue des motifs créés par les cristaux.

Avantages	Inconvenients
Cellule carré permettant un meilleur foisonnement dans un module Bon rendement de conversion (environ 100 Wc/m2) Lingot moins cher que le monocristallin Meilleur rapport qualité/prix	Rendement faible sous un faible ensoleillement.

   PRODUCTION ET PERTE

Les principales sources de pertes énergétiques sont :

• Les ombrages
  L'environnement d'un module photovoltaïque peut inclure des arbres, montagnes, murs, bâtiments, etc. qui provoque des ombrages sur le module ce qui affecte directement l'énergie collectée
• Poussières ou saleté
  Leur dépôt occasionne une diminution du courant et de la tension produite par le générateur photovoltaïque (environ 3 à 6%)
• Dispersion de la puissance nominale
  Les modules photovoltaïques issus du processus de fabrication industrielle ne sont pas tous identiques. Les fabricants garantissent des déviations inférieures de 3 à 10% de la puissance nominale.
• Connexion
  La connexion entre les modules de puissance légèrement différente occasionne un fonctionnement à puissance légèrement réduite. Elles augmentent avec le nombre de modules photovoltaïques en série et en parallèle (environ 3%)
• Perte angulaire ou spectrale
  Les panneaux photovoltaïques sont spectralement sélectifs. La variation du spectre solaire affecte le courant généré par ceux-ci. Les pertes angulaires augmentent avec l'angle d'incidence des rayons et le degré de saleté de la surface.
• Chute ohmique
  Les chutes ohmiques se caractérisent par les chutes de tension dues au passage du courant dans un conducteur de matériau et de section donnés. Ces pertes peuvent être minimisées avec un dimensionnement correct de ces paramètres.
• Température
  En général, les modules perdent 0,4% par degré supérieur à sa température standard (25°). La température d'opération des modules dépend de l'irradiation incidente, la température ambiante et la vitesse du vent (5% à 14%).