Plusieurs facteur sont susceptibles d'influence la puissance de sortie d'une cellule, comme la distribution spectrale de la lumière incidente, la répartition de l'électricité, la température et la résistance du circuit.
Plusieurs facteurs influent sur l'efficacité de conversion d'une cellule, notamment son efficacité de réflectance, son efficacité thermodynamique, son efficacité de séparation des porteurs de charge et ses valeurs d'efficacité de conduction.
L'ensoleillement selon les régions
L'ensoleillement est un facteur qui influence grandement le rendement du panneau solaire. En fonction de la région dans laquelle vous vous trouvez, de la forme de votre toiture ou encore de l'orientation du panneau solaire, la variation peut être plus ou moins importante.
Par exemple, grâce aux miroirs de Fresnel capables de concentrer un millier de fois le rayonnement du soleil, il est possible de réduire d'autant la surface du semi-conducteur. Les besoins en matériaux étant plus faibles, il devient alors possible d'employer des cellules solaires de très haute qualité.
Pour définir celui-ci, les cellules, rassemblées en modules puis en panneaux, sont étalonnées en étant placées face à un simulateur solaire, qui reproduit les conditions optimales : un ensoleillement de 1 000 W de lumière par mètre carré, une température ambiante de 25° C.
En 2021, ils avaient généralement une puissance nominale comprise en 300 Wc et 330 Wc. Certains ont une puissance supérieure, de 375 Wc à 400 Wc. En un an, un panneau solaire produit donc entre 270 kWh et 420 kWh.
Pour calculer la puissance des cellules par m², il suffit de diviser la puissance du panneau par sa surface. Par exemple, vous achetez un module solaire monocristallin de 330 Wc. La surface moyenne des panneaux photovoltaïques est de 1,7 m². Au m² ça donne donc 330 / 1,7 = 194 Wc/m².
La chaleur ambiante fait surchauffer les composants électriques de votre installation, qui devient alors moins performante. C'est ce qui explique que l'été se révèle moins rentable que le printemps. Dès que la température passe au-delà de 25°C, le rendement des panneaux diminue d'environ 0,4 % par degré supplémentaire.
I – L'énergie solaire reçue par la Terre
La surface du Soleil émet un rayonnement d'une puissance totale de 3,87.1026 W. La puissance reçue par la Terre dépend de deux paramètres : la distance Terre-Soleil et le rayon de la Terre.
L'essentiel de la puissance reçue par la Terre provient du Soleil. Celui-ci émet son rayonnement dans toutes les directions et une infime partie atteint la Terre. La proportion de la puissance totale émise par le Soleil et atteignant la Terre est déterminée par le rayon de celle-ci et sa distance au Soleil.
De ce fait, la puissance solaire reçue par unité de surface terrestre dépend : de l'heure (variation diurne) ; • du moment de l'année (variation saisonnière) ; • de la latitude (zonation climatique).
En moyenne, la tension à vide d'une cellule photovoltaïque diminue de 2 mV lorsque la température de la cellule augmente d'un degré Celsius (peut varier d'un fabricant à l'autre), soit un baisse de tension de 0.3 % / °C.
Pour obtenir le meilleur rendement photovoltaïque, les rayons du soleil doivent être perpendiculaires aux panneaux solaires. L'orientation idéale est plein sud (éventuellement sud-ouest ou sud-est) pour capter le maximum d'éclairement à midi et en hiver. La pente idéale de toiture est de 30°.
Le rendement des cellules photovoltaïques est limité car celles-ci ne profitent pas de toute l'énergie transmise par le Soleil. Explications. Les cellules photovoltaïques intègrent notamment un semi-conducteur, principalement du silicium dans le commerce.
Une cellule photovoltaïque suit une loi I=f(U) bien particulière que l'on nomme caractéristique. Les valeurs ICC (courant de court-circuit) et VCO (Tension de circuit ouvert) sont des valeurs caractéristiques propres à chaque cellule.
Le rendement d'un alternateur est égal au rapport entre la puissance électrique qu'il produit et la puissance mécanique qu'il absorbe.
Si la cellule débite sur une charge réelle, tu peux mesurer la puissance en mesurant U et I et faire P = UI. Mais cela ne te donnera que la puissance débitée par la cellule, pas la puissance maximale possible en fonction de l'ensoleillement à l'instant t.
Dans les commerces en 2021, la majorité des panneaux solaires proposés disposaient d'une puissance nominale entre 300 Wc et 330 Wc. Il y en avait qui pouvait atteindre entre 375 Wc à 400 Wc. En moyenne, un panneau solaire peut produire entre 270 kWh et 420 kWh par an.
La cellule photovoltaïque, composant électronique de base du système, utilise l'effet photoélectrique pour convertir en électricité les ondes électromagnétiques (rayonnement) émises par le Soleil.
Le silicium est majoritairement utilisé dans la fabrication de panneaux photovoltaïques aujourd'hui. Ce matériau sera encore largement employé dans la conception des cellules solaires de demain, qu'elles soient à hétérojonction ou en tandem à base de pérovskites.
Puissance crête et rendement
On l'a déjà dit, la Puissance est le produit de la Tension par l'Intensité (P = U x I). La puissance maximale d'un panneau photovoltaïque sera donc fonction de l'éclairement. On parlera de Puissance crête.