Cellule photovoltaïque

Partie 1 : Caractéristique de la cellule photovoltaïque sans éclairement

Lorsque la cellule photovoltaïque n'est pas éclairée, celle-ci se comporte comme une diode réelle. Afin de modéliser ce comportement, nous considérerons que la cellule photovoltaïque est alors équivalente au schéma présenté en figure 1. La résistance \( R_P \) en parallèle de la diode idéale modélise les courants de fuite dus à des défauts de la cellule. Cette résistance est généralement assez élevée dans une cellule photovoltaïque fonctionnelle. La résistance \(R_S\) en série avec le système diode/\(R_P\) modélise la résistivité des différents matériaux composant la cellule photovoltaïque et les pertes à leur interface. Cette résistance est généralement assez faible dans une cellule photovoltaïque fonctionnelle.

Afin de tracer la caractéristique de la cellule photovoltaïque, nous allons réaliser le montage présenté en figure 2.
Figures 1 et 2


1.1 Préparation

1. Quels sont les rôles de la résistance \(R\) présente sur la figure 2 ?

2. En considérant que la diode est bloquante, dessiner le schéma équivalent à celui de la figure 1. À quel dipôle est équivalent la diode réelle ? Faire de même lorsque la diode est passante.

3. Tracer la caractéristique \(I=f(U)\) d'une résistance \(r\). Expliquer comment retrouver la valeur \(r\) de la résistance à partir de la courbe.

4. Donner la formule à écrire dans la feuille de calcul Latispro permettant d'obtenir le courant \(I\) traversant la cellule photovoltaïque en fonction des tensions mesurées avec la carte d'acquisition \(E\) \(A_0\) et \(E\) \(A_1\).



1.2 Manipulation

Dans cette partie, nous étudierons les cellules photovoltaïques non éclairées. Il est donc important de cacher les surfaces des cellules afin d'éviter les éclairages parasites provenant de la lumière extérieure ou des lampes de salle de TP, pour ce faire, n'hésitez pas à utiliser les chiffons mis à votre disposition.

1. Réaliser le montage présenté en figure 2. On utilisera en générateur la sortie de Latis pro en mode rampe entre \(-4\)V et \(+4\)V (prenez garde à bien décocher le mode permanent avant d'activer la sortie). Réaliser une acquisition.

2. À l'aide de la feuille de calcul, créer une variable \(Iobs\) qui vaut l'intensité du courant circulant dans la cellule photovoltaïque de sorte à ce qu'elle soit en convention récepteur. Tracer ensuite la caractéristique de la cellule photovoltaïque dans le cas sans éclairement.

3. Tracer sur la caractéristique et à l'aide de l'outil modélisation de Latis pro les deux parties linéaires trouvées dans la question \(4\) de la préparation. En déduire les valeurs de \(R_P\) et \(R_S\). Imprimer la caractéristique.

4. On définit la tension seuil \(U_S\) comme la valeur de la tension du point d'intersection des deux parties linéaires tracées précédemment. Représenter la tension seuil sur la caractéristique et donner sa valeur à l'aide du réticule Latis pro.