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Une partie des différentes technologies :

MONO Cristallin : Les cellules monocristallines sont de la première génération, elles sont élaborées à partir d'un bloc de silicium cristallisé en un seul cristal. Ces cellules sont en général d’un bleu foncé uniforme et d’une forme octogonale. Les modules ont un rendement de l’ordre de 15 à 19%, et engendrent un coût de production plus élevé que les cellules poly cristallines. Plutôt utilisé lorsque l’on a une orientation et inclinaison optimal. Leurs productions diminuent avec l’élévation de température.

POLY ou MULTI Cristallin : Les cellules poly cristallines sont élaborées à partir d'un bloc de silicium cristallisé en forme de cristaux dont les orientations sont différentes. Vues de près, on peut voir l’aspect bleuté non uniforme et pailleté de ces cellules; on distingue des motifs créés par les différents cristaux. Leur rendement est de l’ordre de 13 à 16%. Leurs productions diminuent avec l’élévation de température.

gauche POLY / droite MONO AMORPHE : Les modules photovoltaïques amorphes ont un coût de production moins élevé, mais malheureusement leur rendement n'est que 6 à 10% actuellement. On peut trouver des modules souples. Ils sont composés d’un support en verre ou en matière synthétique sur lequel est disposée une fine couche de silicium, l’organisation des atomes n’est pas régulière comme dans un cristal. C’est la cellule des calculatrices et des montres dites « solaires ». Elles présentent l’avantage de fonctionner avec un éclairement faible (nuage, ombre,…) et d’être moins sensible aux températures élevées que les cellules cristallines. Plutôt utilisé lorsque l’on a une mauvaise orientation ou une faible inclinaison (moins de 10°) ou des températures ambiantes élevée.


Voila pour les trois technologies les plus utilisé mais on trouve aussi ce que l'on appelle des COUCHE MINCE :
Les module couche mince, n’utilise pas de silicium, on trouve différente composition :
- CdTe : Tellurure de Cadmium
- CIS : Cuivre, Indium, Sélénium
- CIGS : Cuivre, Indium, Gallium, Sélénium

Leur rendement est de l’ordre de 6 à 13%. Ils ont les mêmes avantages que la technologie amorphe soit une meilleure production en lumière diffuse et une faible sensibilité aux élévations de température. Cependant certain composant utilisé pose quelque problème de recyclage.

Hybride / Tandem : Les modules hybride ou tandem (suivant les dénominations) combinent les avantages des deux technologies: silicium monocristallin et film de silicium amorphe. On arrive à des rendements de 17 à 20%, mais cela à un coup plus important. Il existe différent type comme le HIT (Heterojunction with Intrinsic Thin layer)


Certain fabricant laisse un peu plus de marge entre les cellules et les bords du module, ils auront donc un rendement moins important car une surface de module plus grande… Ceci est un avantage pour les modules en toiture, car avec le temps le bas des modules se salis, et fini par recouvrir les cellules et donc de perdre en production.

Concernant les cellules des modules cristallins Mono et Poly :

Un module est constitué de plusieurs cellules reliées en série. Les cellules sont constituées de matériaux semi-conducteurs (généralement silicium) qui transforment directement la lumière du rayonnement solaire en énergie électrique. Les particules de lumière (photons) viennent heurter les électrons sur le silicium et lui communiquent leur énergie. Le silicium est traité (dopé) de manière à jouer le rôle de clapet anti-retour d'électricité (comme une diode) et ainsi à diriger tous les électrons dans le même sens. Une tension apparaît donc en présence de lumière aux bornes de la cellule. Si l'on ferme le circuit, le courant peut circuler. La tension est peu variable alors que le courant est quasi proportionnel à la lumière reçue.
Verticalement le « busbar » qui permet de relier les cellules les unes aux autres, on peut en avoir deux ou plus. Horizontalement les bandes de collecte ou finger permette de collecter les électrons de la cellule pour les ramener sur le « busbar »

Certain module cristallin n’ont pas de « busbar » visible et utilise une méthode à contact arrière, pour gagner en rendement car le « busbar » recouvre une partie de la cellule.

Les diodes by passe

Les cellules étant montées en série dans un module photovoltaïque, si une ou plusieurs cellules sont à l'ombre, elles subissent une surchauffe qui peut entraîner leur destruction. En effet, une cellule "masquée" voit l'intensité qui la traverse diminuer. De ce fait, elle bloque la circulation de l'intensité "normale" produite par les autres cellules. La tension aux bornes de cette cellule "masquée" augmente, d’où l’apparition d’une surchauffe. C'est l'effet d'auto polarisation inverse qui est appelé "Hot spot (soit en français point chaud) Les diodes by-pass servent alors à protéger les cellules à l'ombre en dérivant l'intensité "normale" pour l'empêcher de passer dans la cellule "masquée". Un panneau solaire dispose de une à cinq diodes by-pass suivant les modèles.
Dans l’exemple de gauche, on voit en rouge le chemin du courant.
Dans l’exemple de droite, il y a trois diode (D1 ; D2 ; D3 en haut), la cellule en rouge représente la cellule masquée. Le courant va alors passer par la diode D1, on perd donc 1/3 du module.

Courant de retour entre module

Alors que les diodes by-pass sont utilisées à l'intérieur d'un module pour compenser l'effet d'auto polarisation inverse, le même phénomène peut être observé, entre les modules eux-mêmes, lorsqu’un champ est constitué de plusieurs modules en série et de plusieurs strings (chaine de module, pas de blague ceux au fond de la classe je vous vois venir ) en parallèles. Les diodes de blocage évitent que le flux de courant soit inversé entre les strings de panneaux reliés en parallèle, quand il y a un ombrage sur l'un d'entre eux. On peut aussi utiliser des fusibles, mais il faut les vérifier et éventuellement les remplacer… L'emploie d'un fusible intervient généralement lorsqu'on a plus de deux branches de modules en parallèle (pour être plus précis, cela se calcul d'après la norme NF C15-712)

Sur une fiche technique de module on trouve en information électrique :
La puissance d’un module est donnée sous les conditions de test STC soit pour une luminosité de 1000W/m² à une température de 25°. Sur un bon nombre de fiche technique on trouve également la puissance en condition NOCT soit 800W/m² et 20°.

Voc : tension de circuit ouvert : Il ne faut pas oublier que du moment qu’un module photovoltaïque est exposé à la luminosité, il produit de l’électricité même si rien n’est branché à ses bornes (un peu comme une prise non utilisé dans votre maison, si vous avez un appartement ça marche aussi )
Isc : Courant de court circuit : nous renseigne sur le courant maximal que l’on peut avoir en sortie du module. Ne pas mettre le module en cours circuit, si cela arrive, attendre qu’il face nuit noir ou recouvrir le module avec une bâche ou une couverture avant de défaire la connexion pour éviter l’arc électrique à l’ouverture.
Imp et Vmp sont les valeurs optimales que l’on peut avoir pour la puissance max, on en reparlera juste après.
Ir : Courant inverse maximal : c’est le courant de retour maximal que peut supporter le module, si l’on met un fusible de protection il doit être inférieur ou égale à ce calibre.
Les coefficients de température qui nous importe le plus est celui de la puissance. Plus la température sera importante, plus les pertes le seront. L’extrait est celui d’un module cristallin -0.45%/°C, pour un module amorphe on sera autour de -0.24%/°C.

Sur les fiches techniques on peut également trouver des informations concernant l’épaisseur du verre et son traitement ainsi que la résistance mécanique du module. Plus le verre sera épais plus il sera résistant mais plus le module sera lourd… Le type de connecteur,...

Courbe caractéristique
Les modules photovoltaïques sont des semis conducteurs, leurs fonctionnements/courbes sont complexes à expliquer car non linéaire. Mais globalement, on peut noter deux choses :
- L’intensité lumineuse va faire varier le courant de sortie plus que la tension.
- La courbe un peu plus épaisse correspond au MPPT (Maximum Power Point Tracking) en français point de puissance ou fonctionnement maximal, afin de sortir la puissance la plus élevé en adaptant le rapport entre la tension et le courant du module.
Ces courbes nous montrent l’évolution de la tension, du courant et de la puissance pour un ensoleillement constant mais avec une variation de la température de la cellule. Donc plus il fera chaud et plus il y aura du soleil et plus le module aura des pertes...

Garantie produit et garantie de production

Sur les modules photovoltaïques, il y a 2 garanties et les fabricants jouent un peu à la surenchère :
- garantie produit, comme tout produit normalement garantie 2 ans, mais on trouve en général au moins 5 ans et certain vont jusqu’à 10 ou 12 ans.

- garantie de production : le fabricant s’engage sur la production de son module en prenant tout de même un coefficient de perte au fils des années. Le minimum que l’on trouve en général c’est 90% à 10 ans et 80% à 25 ans. Généralement la perte de production est progressive, c’est pourquoi certain fabricant commence à appliquer des garanties de production linéaire.
Un petit article d’un fabricant, où il n’est relevé que 8.3% de perte après 20 ans (s’il le garantisse c’est bien qu’ils ont une marge):
http://www.enerzine.com/1/14304+la-prem ... -ans+.html


Les problèmes que l’on peut avoir sur des modules :

Incendie : Faire attention au connections et au faux contact, qui créeront un arc électrique donc un échauffement. En 2012 il y a eu le cas du fabricant Scheuten qui a eu un défaut de fabrication sur ses boitiers (situé derrière les modules) où sont placées les diodes bypass et les cables de liaison.
Snail tracks ou en français trace d’escargot en raison de l’aspect visuel laissé, il cherche encore la raison et les conséquences. Ce serait un problème de traitement antérieur du silicium, (car il est souvent utilisé du silicium recyclé) qui peut toucher les fabricants européens et chinois. Dans certain cas on constate une perte de puissance importante dans d’autre non, mystère...

Orientation

L’orientation et l’inclinaison optimal dépend de différent paramètre. Suivant la période de l’année l’inclinaison ne sera pas la même et l’orientation dépendra du moment de la journée. Le mieux étant d’avoir le module perpendiculaire au rayon du soleil. Je reviendrais sur ce point dans la discussion : Estimation de production

Un petit tableau prévu pour les installations sur toiture et fonctionnant toute l’année, cela donne déjà un ordre d'idée :

Les différentes formes de modules

Je vous passe les modules classique que l'on trouve partout avec un cadre en alu (ils existent aussi dans le cadre)

Le module pliable :
Le module souple : on peut trouver du cristallin chez certain fabricant mais le plus souvent c’est de la couche mince ou de l’amorphe.
Les autres : manière de…
En cherchant des images je suis tombé sur un module cylindrique

Et un jour peut-être de la peinture solaire
http://fr.ubergizmo.com/2011/12/peinture-solaire-moins-chere-panneaux-solaires/

Bonjour,

Dans la ligné des sujets parlant du photovoltaïque, c'est le tour des régulateurs.
Je vais le découper en 2 parties :
Généralité et différent type
Choisir et dimensionner son régulateur

Le régulateur de charge/décharge est l’électronique entièrement automatique à laquelle sont reliés le panneau photovoltaïque, la batterie, ainsi que les équipements destinataires de l’électricité solaire. Sa fonction principale est de contrôler l’état de la batterie. Il autorise la charge complète de celle ci en éliminant tout risque de surcharge et interrompt l’alimentation des destinataires si l’état de charge de la batterie devient inférieur au seuil de déclenchement de la sécurité anti décharge profonde. Prolongeant ainsi la durée de vie de la batterie qui est le seul composant fragile du générateur photovoltaïque. Les régulateurs de charge disposent de fonctions de protection de la batterie (anti-surcharge et anti-décharge profonde), de sur température, de courant inverse, de polarité inversée des panneaux solaires, des consommateurs et de la batterie. Suivant les régulateurs on trouve différent système de visualisation de l’état de la batterie, des simples DEL à l’afficheur LCD.
PWM ou MLI : (Pulse Witch Modulation ou Modulation en Largeur d’Implusion)
Le régulateur PWM gère les connexions et déconnexions du module au reste du système. Selon l’état de charge des batteries, il effectue des coupures plus ou moins longues et plus ou moins fréquentes. Cette technologie permet de charger les batteries à 100% de leur capacité.

MPPT : signifie Maximum Power Point Tracker, autrement dit le « détecteur de point de puissance maximum » (rappelez-vous on en a parlé dans les courbes des modules PV)
Certain régulateurs ont la fonction MPPT, ce qui permet de disposer constamment de la puissance utile maximale du panneau solaire mais aussi d’utiliser des modules qui ont des tensions plus élevées que celle de la batterie. Tout en restant dans les spécificités de la fiche technique du régulateur. Les appareils MPPT gèrent mieux la production des panneaux, ils permettent une hausse de 20 à 30% de production par une meilleure gestion. C’est le régulateur le plus performant du marché, mais sont prix est élevé. Pour obtenir un rendement maximum, il modifie la tension et l'intensité fournies par le module en fonction du niveau de charge de la batterie, afin que les pertes soient au minimum. Les batteries sont recharger à 100% comme pour le régulateur PWM, mais le régulateur MPPT le fait un peu plus rapidement car on utilise la capacité du module au maximum.

Il y a aussi deux autres modèles de régulateur SHUNT et SERIE, que je ne connais pas mais qui sont un peut plus vieux et qui d’après quelque information trouvé sur le net ne permettrait de pas recharger à plus de 70% les batteries.