大型光伏发电站设计外文翻译资料

Geacute;neacute;raliteacute; sur les geacute;neacute;rateurs photovoltaiuml;ques

I.1. Introduction

Le soleil est une source eacute;nergeacute;tique quasiment illimiteacute;e, il pourrait couvrir plusieurs milliers de fois notre consommation globale deacute;nergie. Cest pourquoi, lhomme cherche depuis long temps agrave; mettre agrave; profit cette eacute;nergie importante et diffuseacute;e sur lensemble de la planegrave;te, il est arriveacute; agrave; reacute;aliser ce but par le moyen dit cellule photovoltaiuml;que.

Cette eacute;nergie solaire est disponible en abondance sur toute la surface terrestre, et malgreacute; une atteacute;nuation importante lorsquelle traverse latmosphegrave;re, la quantiteacute; qui reste est encore assez importante quand elle arrive au sol. On peut ainsi compter sur 10 000 w/m2 crecirc;te dans les zones tempeacute;reacute;es et jusquagrave; 14 000 W/m2 lorsque latmosphegrave;re est faiblement pollueacute;e [1-3].

Pour comprendre le fonctionnement de cette eacute;nergie et en optimiser son utilisation, nous effectuons dans ce chapitre un bref rappel sur le principe de lrsquo;effet photovoltaiuml;que, la cellule photovoltaiuml;que et ses performances ainsi le geacute;neacute;rateur solaire photovoltaiuml;que et leurs performances.

I.2. Lrsquo;effet photovoltaiuml;que

Le terme laquo; photovoltaiuml;que raquo; vient du Grec et qui signifie Lumiegrave;re, il est composeacute; de deux parties : laquo; photos raquo; (lumiegrave;re) et du nom de famille du physicien italien (Allessandro Volta) qui inventa la pile eacute;lectrique en 1800 et donna son nom agrave; lrsquo;uniteacute; de mesure de la tension eacute;lectrique, le volt.

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Chapitre I Geacute;neacute;raliteacute; sur les geacute;neacute;rateurs photovoltaiuml;ques

Lorsqursquo;un mateacute;riau semi-conducteur est exposeacute; agrave; la lumiegrave;re du soleil, les atomes exposeacute;s au rayonnement sont 'bombardeacute;s' par les photons constituants la lumiegrave;re; sous lrsquo;action de ce bombardement, les eacute;lectrons des couches eacute;lectroniques supeacute;rieures (appeleacute;s eacute;lectrons des couches de valence) ont tendance agrave; ecirc;tre 'arracheacute;s':

Si lrsquo;eacute;lectron revient agrave; son eacute;tat initial, lrsquo;agitation de lrsquo;eacute;lectron se traduit par un eacute;chauffement du mateacute;riau. Lrsquo;eacute;nergie cineacute;tique du photon est transformeacute;e en eacute;nergie thermique.

Par contre, dans les cellules photovoltaiuml;ques, une partie des eacute;lectrons ne revient pas agrave; son eacute;tat initial. Les eacute;lectrons 'arracheacute;s' creacute;ent une tension eacute;lectrique continue faible. Une partie de lrsquo;eacute;nergie cineacute;tique des photons est ainsi directement transformeacute;e en eacute;nergie eacute;lectrique: crsquo;est lrsquo;effet photovoltaiuml;que [4].

Lrsquo;effet photovoltaiuml;que constitue la conversion directe de leacute;nergie du rayonnement solaire en eacute;nergie eacute;lectrique au moyen de cellules geacute;neacute;ralement agrave; base de silicium. Pour obtenir une puissance suffisante, les cellules sont relieacute;es entre elles et constituent le module solaire.

Lrsquo;effet photovoltaiuml;que, crsquo;est-agrave;-dire la production drsquo;eacute;lectriciteacute; directement de la lumiegrave;re, fut observeacute;e la premiegrave;re fois, en 1839, par le physicien franccedil;ais Edmond Becquerel. Toute fois, ce nrsquo;est qursquo;au cours des anneacute;es 1950 que les chercheurs des laboratoires Bell, aux Etats-Unis, parvinrent agrave; fabriquer la premiegrave;re cellule photovoltaiuml;que, lrsquo;eacute;leacute;ment primaire drsquo;un systegrave;me photovoltaiuml;que [4].

I.3. La cellule photovoltaiuml;que :

Le fonctionnement de la photopile est baseacute; sur les proprieacute;teacute;s eacute;lectroniques acquises par le silicium quand des atomes eacute;trangers en petit nombre (des impureteacute;s) sont substitueacute;s dans un reacute;seau cristallin. Cette action est appeleacute;e dopage. Si latome dimpureteacute; contient plus deacute;lectrons que le silicium, le mateacute;riau contiendra des eacute;lectrons libres en excegrave;s : il sera dit de type N (exemple: silicium dopeacute; au phosphore). Si au contraire, latome dimpureteacute; contient moins deacute;lectrons que le silicium, le mateacute;riau sera deacute;ficitaire en eacute;lectrons: il sera dit de type P (exemple: silicium dopeacute; au bore) [4].

La fabrication des cellules seffectue agrave; partir de lingots de silicium. Ces lingots sont deacute;coupeacute;s en fines couches de type P ou N en y diffusant du brome ou du phosphore.

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Chapitre I Geacute;neacute;raliteacute; sur les geacute;neacute;rateurs photovoltaiuml;ques

Une cellule solaire est alors obtenue en constituant une jonction de deux zones de type opposeacute; (jonction PN).

Au voisinage de la jonction apparaicirc;t un champ eacute;lectrique qui maintient la seacute;paration des charges positives et neacute;gatives. Des contacts meacute;talliques en formes de grille, contacts avant et arriegrave;re, sont deacute;poseacute;s (Figure (I.1)) [4].

Figure (I.1): Repreacute;sentation scheacute;matique dune cellule solaire

Une cellule photovoltaiuml;que donc est un dispositif qui permet de transformer leacute;nergie solaire en eacute;nergie eacute;lectrique. Cette transformation est baseacute;e sur les trois meacute;canismes suivants : Absorption des photons (dont leacute;nergie est supeacute;rieure au gap) par le mateacute;riau constituant le dispositif ; Conversion de leacute;nergie du photon en eacute;nergie eacute;lectrique, ce qui correspond agrave; la creacute;ation des pairs eacute;lectrons/trous dans le mateacute;riau semi-conducteur ; Collecte des particules geacute;neacute;reacute;es dans le dispositif [4].

Le mateacute;riau constituant la cellule photovoltaiuml;que doit donc posseacute;der deux niveaux deacute;nergie et ecirc;tre assez conducteur pour permettre leacute;coulement du courant: dougrave; linteacute;recirc;t des semi-conducteurs pour lindustrie photovoltaiuml;que.

Afin de collecter les particules geacute;neacute;reacute;es, un champ eacute;lectrique permettant de dissocier les pairs eacute;lectrons / trous creacute;eacute;s est neacute;cessaire. Pour cela on utilise le plus souvent une jonction P-N [4].

I.3.1. Caracteacute;ristiques eacute;lectriques drsquo;une cellule photovoltaiuml;que

La figure (I.2) preacute;sente le scheacute;ma eacute;quivalent drsquo;une cellule photovoltaiuml;que sous eacute;clairement. Il correspond agrave; un geacute;neacute;rateur de courant Iph monteacute; en parallegrave;le avec une diode. Deux reacute;sistances parasites sont introduites dans ce scheacute;ma.

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Chapitre I Geacute;neacute;raliteacute; sur les geacute;neacute;rateurs photovoltaiuml;ques

Ces reacute;sistances ont une certaine influence sur la caracteacute;ristique I =f (V) de la cellule [1]:

• La reacute;sistance seacute;rie (Rs) est la reacute;sistance interne de la cellule ; elle deacute;

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  I.1. Introduction

  Le soleil est une source eacute;nergeacute;tique quasiment illimiteacute;e, il pourrait couvrir plusieurs milliers de fois notre consommation globale deacute;nergie. Cest pourquoi, lhomme cherche depuis long temps agrave; mettre agrave; profit cette eacute;nergie importante et diffuseacute;e sur lensemble de la planegrave;te, il est arriveacute; agrave; reacute;aliser ce but par le moyen dit cellule photovoltaiuml;que.

  Cette eacute;nergie solaire est disponible en abondance sur toute la surface terrestre, et malgreacute; une atteacute;nuation importante lorsquelle traverse latmosphegrave;re, la quantiteacute; qui reste est encore assez importante quand elle arrive au sol. On peut ainsi compter sur 10 000 w/m2 crecirc;te dans les zones tempeacute;reacute;es et jusquagrave; 14 000 W/m2 lorsque latmosphegrave;re est faiblement pollueacute;e [1-3].

  Pour comprendre le fonctionnement de cette eacute;nergie et en optimiser son utilisation, nous effectuons dans ce chapitre un bref rappel sur le principe de lrsquo;effet photovoltaiuml;que, la cellule photovoltaiuml;que et ses performances ainsi le geacute;neacute;rateur solaire photovoltaiuml;que et leurs performances.

  I.2. Lrsquo;effet photovoltaiuml;que

  Le terme laquo; photovoltaiuml;que raquo; vient du Grec et qui signifie Lumiegrave;re, il est composeacute; de deux parties : laquo; photos raquo; (lumiegrave;re) et du nom de famille du physicien italien (Allessandro Volta) qui inventa la pile eacute;lectrique en 1800 et donna son nom agrave; lrsquo;uniteacute; de mesure de la tension eacute;lectrique, le volt.

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  Lorsqursquo;un mateacute;riau semi-conducteur est exposeacute; agrave; la lumiegrave;re du soleil, les atomes exposeacute;s au rayonnement sont 'bombardeacute;s' par les photons constituants la lumiegrave;re; sous lrsquo;action de ce bombardement, les eacute;lectrons des couches eacute;lectroniques supeacute;rieures (appeleacute;s eacute;lectrons des couches de valence) ont tendance agrave; ecirc;tre 'arracheacute;s':

  Si lrsquo;eacute;lectron revient agrave; son eacute;tat initial, lrsquo;agitation de lrsquo;eacute;lectron se traduit par un eacute;chauffement du mateacute;riau. Lrsquo;eacute;nergie cineacute;tique du photon est transformeacute;e en eacute;nergie thermique.

  Par contre, dans les cellules photovoltaiuml;ques, une partie des eacute;lectrons ne revient pas agrave; son eacute;tat initial. Les eacute;lectrons 'arracheacute;s' creacute;ent une tension eacute;lectrique continue faible. Une partie de lrsquo;eacute;nergie cineacute;tique des photons est ainsi directement transformeacute;e en eacute;nergie eacute;lectrique: crsquo;est lrsquo;effet photovoltaiuml;que [4].

  Lrsquo;effet photovoltaiuml;que constitue la conversion directe de leacute;nergie du rayonnement solaire en eacute;nergie eacute;lectrique au moyen de cellules geacute;neacute;ralement agrave; base de silicium. Pour obtenir une puissance suffisante, les cellules sont relieacute;es entre elles et constituent le module solaire.

  Lrsquo;effet photovoltaiuml;que, crsquo;est-agrave;-dire la production drsquo;eacute;lectriciteacute; directement de la lumiegrave;re, fut observeacute;e la premiegrave;re fois, en 1839, par le physicien franccedil;ais Edmond Becquerel. Toute fois, ce nrsquo;est qursquo;au cours des anneacute;es 1950 que les chercheurs des laboratoires Bell, aux Etats-Unis, parvinrent agrave; fabriquer la premiegrave;re cellule photovoltaiuml;que, lrsquo;eacute;leacute;ment primaire drsquo;un systegrave;me photovoltaiuml;que [4].

  I.3. La cellule photovoltaiuml;que :

  Le fonctionnement de la photopile est baseacute; sur les proprieacute;teacute;s eacute;lectroniques acquises par le silicium quand des atomes eacute;trangers en petit nombre (des impureteacute;s) sont substitueacute;s dans un reacute;seau cristallin. Cette action est appeleacute;e dopage. Si latome dimpureteacute; contient plus deacute;lectrons que le silicium, le mateacute;riau contiendra des eacute;lectrons libres en excegrave;s : il sera dit de type N (exemple: silicium dopeacute; au phosphore). Si au contraire, latome dimpureteacute; contient moins deacute;lectrons que le silicium, le mateacute;riau sera deacute;ficitaire en eacute;lectrons: il sera dit de type P (exemple: silicium dopeacute; au bore) [4].

  La fabrication des cellules seffectue agrave; partir de lingots de silicium. Ces lingots sont deacute;coupeacute;s en fines couches de type P ou N en y diffusant du brome ou du phosphore.

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  Une cellule solaire est alors obtenue en constituant une jonction de deux zones de type opposeacute; (jonction PN).

  Au voisinage de la jonction apparaicirc;t un champ eacute;lectrique qui maintient la seacute;paration des charges positives et neacute;gatives. Des contacts meacute;talliques en formes de grille, contacts avant et arriegrave;re, sont deacute;poseacute;s (Figure (I.1)) [4].

  Figure (I.1): Repreacute;sentation scheacute;matique dune cellule solaire

  Une cellule photovoltaiuml;que donc est un dispositif qui permet de transformer leacute;nergie solaire en eacute;nergie eacute;lectrique. Cette transformation est baseacute;e sur les trois meacute;canismes suivants : Absorption des photons (dont leacute;nergie est supeacute;rieure au gap) par le mateacute;riau constituant le dispositif ; Conversion de leacute;nergie du photon en eacute;nergie eacute;lectrique, ce qui correspond agrave; la creacute;ation des pairs eacute;lectrons/trous dans le mateacute;riau semi-conducteur ; Collecte des particules geacute;neacute;reacute;es dans le dispositif [4].

  Le mateacute;riau constituant la cellule photovoltaiuml;que doit donc posseacute;der deux niveaux deacute;nergie et ecirc;tre assez conducteur pour permettre leacute;coulement du courant: dougrave; linteacute;recirc;t des semi-conducteurs pour lindustrie photovoltaiuml;que.

  Afin de collecter les particules geacute;neacute;reacute;es, un champ eacute;lectrique permettant de dissocier les pairs eacute;lectrons / trous creacute;eacute;s est neacute;cessaire. Pour cela on utilise le plus souvent une jonction P-N [4].

  I.3.1. Caracteacute;ristiques eacute;lectriques drsquo;une cellule photovoltaiuml;que

  La figure (I.2) preacute;sente le scheacute;ma eacute;quivalent drsquo;une cellule photovoltaiuml;que sous eacute;clairement. Il correspond agrave; un geacute;neacute;rateur de courant Iph monteacute; en parallegrave;le avec une diode. Deux reacute;sistances parasites sont introduites dans ce scheacute;ma.

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  Chapitre I Geacute;neacute;raliteacute; sur les geacute;neacute;rateurs photovoltaiuml;ques

  Ces reacute;sistances ont une certaine influence sur la caracteacute;ristique I =f (V) de la cellule [1]:

  • La reacute;sistance seacute;rie (Rs) est la reacute;sistance interne de la cellule ; elle deacute;

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