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La cellule industrielle possède une jonction PN et est équivalente à une diode ajouté à un générateur. La caractéristique courant-tension de la jonction PN est donc celle d'une diode. Voici une caractéristique standard d'une jonction PN simple à base de Silicium:

Convention pour les cellules photovoltaïque : le courant est inversé par rapport à celui d’une diode normale pour éviter d’avoir un signe négatif.

La caractéristique u-i est défini par les grandeurs physiques suivantes:

• Vco: la tension à vide: la tension générée par la cellule éclairée non raccordée
• Icc: le courant court-circuit: le courant généré par la cellule éclairée raccordée à elle-même
• MPP: le point de puissance maximal: le point où la tension et le courant sont optimaux

Nous remarquons que, juste comme la courbe courant-tension de la diode, la caractéristique u-i de la cellule photovoltaïque n'est pas linéaire. En effet, elle possède une tension de seuil. La tension de seuil d'une diode peut être comparé à l'élasticité d'un ballon. Pour gonfler le ballon il faut vaincre son élasticité. De même, il faut aller au-délà de la tension de seuil pour que la diode devienne passante.

La tension de seuil de la dieode est équivalente au potentiel de jonction de la jonction PN.

Nous avons utilisé 2 méthodes différentes pour obtenir la caractéristique j-V de la cellule industrielle:

1. Dans la première méthode nous avons fait varier la tension délivrée par le générateur. Ensuite nous avons mesuré l'intensité à l'aide d'un multimètre branché en série dans le circuit. On le règle sur le mode μA .
2. Dans la deuxième méthode, au lieu de modifier la tension à l'aide d'un générateur nous l'avons modifié à l'aide d'une résistance variable branché en série.

Les deux méthodes sont équivalente, mais la deuxième est légerement plus précis, car l'on peut faire varier la tension par plus petit pas.

Vous pouvez retrouver les protocoles et les montages utilisés pour les deux méthodes : ICI Vous pouvez retrouver une comparaison des résultats obtenus avec les deux méthodes ici (A COMPLETER)

Nous avons répété l'étude de la caractéristique j-V sous plusieurs éclairement différents. Voici la courbe obtenu avec une lampe qui délivre 5000 lux.

Voici les caractéristiques que l'on peut déduire de cette courbe: (Le point MPP correspond au point de puissance (P=UI) maximale.)

• VCO = 4.5V
• ICC = 9.5mA
• VMPP = 3.39V
• IMPP =6.7mA
• PMAX = 22.713W

Voici la courbe obtenu avec le soleil, soit 67.000 lux:

Voici les caractéristiques que l'on peut déduire de cette courbe:

• VCO = 5V
• ICC = 117mA
• VMPP = 3.2V
• IMPP =104mA
• PMAX = 332.8W

On voit que la tension à vide est un peu plus élévée quand la cellule est éclairée par le 67000 lux, et également que le courant court-circuit est beaucoup plus élevé quand on l'éclaire avec plus de lux.

On remarque aussi que le point de puissance maximale MPP se trouve environ à la même abscisse V(MPP) dans les deux cas, mais que le courant délivré à ce point et, in fine, la puissance produite est beaucoup plus élevée quand la cellule est éclairée par le soleil.

Nous avons également étudié la caractéristique j-V de la cellule industrielle sans lui envoyer de lumière. Voici la courbe obtenue:

Observations :

…. A COMPLETER

• https://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=16696