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La puissance électrique créée, dite puissance crête, est un pourcentage de la puissance solaire reçue. Si un panneau d'1 m 2 produit une puissance électrique de 200 W, son rendement sera de 20%. Le rendement de ce type de cellules ne peut pas dépasser une limite théorique d'environ 33%, appelé « limite de Shockley-Queisser ». L'effet photovoltaïque a été découvert en 1839 par le physicien français Edmond Becquerel Dans les conditions réelles, la quantité d'électricité que produira la cellule, appelée le « productible », sera calculée en tenant compte de son rendement, du niveau d'ensoleillement moyen de la région sur un an et des conditions de l'installation. L'énergie solaire incidente passe de 1 MWh/m 2 /par an en région parisienne, à environ 1, 7 dans le sud de la France et près de 3 dans le désert du Sahara. Schéma équivalent cellule photovoltaique.fr. Un panneau de 15% de rendement produira donc 150 kWh/m 2 /an en région parisienne et 450 dans le Sahara. Les différents types de cellules photovoltaïques On distingue trois grandes familles de cellules.
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Leurs rendements sont en perpétuel progrès. Les cellules au silicium cristallin Le silicium est extrait de la silice, dont une des formes est le quartz, très abondant dans les sables. Les cellules au silicium constituent plus de 95% du marché et leur rendement moyen, pour les produits commerciaux, va de 16, 5% à 22% selon leur technologie. Avec un traitement à froid, le silicium est formé de plusieurs cristaux (polycristallin). Il est facile à produire et atteint un rendement dépassant 22% en laboratoire. Schéma équivalent cellule photovoltaique dans. Fondu, le silicium peut être reconstitué en un grand cristal (monocristallin), avec un rendement jusqu'à 26, 6% en laboratoire. Voir l'infographie. Le prix de ces cellules silicium est devenu très compétitif avec d'autres solutions de production d'électricité ces dernières années. Les cellules en couches minces Au lieu de couper le silicium en fines plaquettes d'environ 200 microns 2, il est possible de déposer des matériaux semiconducteurs en couches d'une épaisseur de quelques microns sur un substrat, par exemple du verre ou du plastique.
Elle s'exprime en W/m 2 (watt par mètre carré). Les cellules photovoltaïques les plus répandues sont constituées de semi-conducteurs, principalement à base de silicium (Si). Elles se présentent généralement sous la forme de fines plaques d'une dizaine de centimètres de côté, prises en sandwich entre deux contacts métalliques, pour une épaisseur de l'ordre du millimètre. Association de cellules Les cellules sont souvent réunies dans des modules solaires photovoltaïques ou panneaux solaires, en fonction de la puissance recherchée. Un panneau solaire photovoltaïque est un générateur électrique de courant continu constitué d'un ensemble de cellules photovoltaïques reliées entre elles électriquement. Bilan énergétique Le rendement énergétique d'un panneau photovoltaïque est d'environ 10 à 20%. Schéma équivalent et caractéristique courant-tension de la cellule solaire:. Caractéristiques Le comportement d'une cellule peut être synthétisé dans un graphe qu'on appelle caractéristique courant-tension. Remarque: tout dipôle électrique est entièrement défini par sa caractéristique courant-tension, qui lui est propre.