Convertisseurs photovoltaïques

Ricaud Alain

Cours sur les cellules solaires. Après un bref rappel de définitions, quelques données de base sur le gisement solaire et sur le spectre solaire de référence, nous allons d'abord étudier les principes de base des semi-conducteurs, notamment leur structure en bandes d'énergies et la répartition des électrons à l'équilibre thermodynamique. Puis nous étudierons l'interaction lumière-matière permettant la conversion de lumière en électricité: absorption de la lumière, création de porteurs libres, séparation des charges, récupération du courant. Puis nous considérerons la photopile comme une boîte noire dont on ne veut pas connaître les mécanismes détaillés de fonctionnement interne; cette démarche permet de ne pas s'enfermer dans une description trop traditionnelle des photopiles existantes; elle permet d'ouvrir le champ de la découverte à d'autres principes de mise en oeuvre. Cette démarche est d'autant plus nécessaire que l'on parle maintenant de photopiles de troisième génération dont les rendements théoriques pourraient atteindre 87% !.. Nous étudierons ensuite la photodiode à semi-conducteur, dispositif le plus répandu, sans trop rentrer dans les détails de la physique des semi-conducteurs, mais seulement à travers ses caractéristiques électriques en fonction de l'éclairement, de la charge et de la température. Nous analyserons enfin comment se comporte un groupement de cellules en série, pour former un module, le groupement de modules en série et en parallèle pour former des panneaux et nous étudierons les problèmes de déséquilibre dans les réseaux, problèmes dont l'importance pratique croit avec la généralisation des modules intégrés au bâti dans un cadre urbain.