chaimae eddahani

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  Photovoltaïque   Introduction générale L’utilisation des technologies d’énergies renouvelables, a considérablement augmenté au cours des précédentes décennies. Des technologies autrefois considérées comme étranges ou exotiques sont maintenant devenues des réalités commerciales qui représentent des alternatives rentables aux systèmes conventionnels à combustibles fossiles qui sont associés à des problèmes d’émissions de gaz à effet de serre, de coûts d’opération élevés et de pollution locale.  Les difficultés par lesquelles passe le secteur des hydrocarbures ne cessent d'inciter les responsables de bon nombre de pays tel que la Tunisie à se tourner vers les énergies renouvelables. L'énergie solaire fait partie de ces alternatives et qui est adoptée depuis l’année 2000. Afin de tirer profit de cette technologie, les utilisateurs, décideurs et responsables  politiques, planificateurs, investisseurs et fournisseurs d’équipements potentiels doivent être en mesure d’analyser facilement et rapidement les projets de l’énergie solaire. Ce type d’analyse devrait permettre, avec un minimum d’effort et d’investissement en temps, de révéler si oui ou non un projet potentiel de l’énergie solaire est suffisamment prometteur pour mériter une étude plus  poussée. Dans ce contexte, notre motivation dans ce travail est développé on chapitre est d’optimiser l’énergie fournie par les panneaux photovoltaïques dans le but de charger des appareils mobiles par les panneaux photovoltaïques en suivant le mouvement du soleil pendant la  journée.  Cellule  photovoltaïque Définition de l'effet photovoltaïque Le terme « photovoltaïque » est composé du mot de grec ancien « photos » (lumière) et du nom du physicien italien Alessandro Volta, inventeur de la pile électrique, qui donna son nom au Volt (unité de mesure de la tension électrique). L'effet photovoltaïque désigne la capacité qu'ont certains matériaux, tels que le silicium, à convertir l'énergie contenue dans le rayonnement solaire en électricité. Cet effet a été découvert en 1839 par le français Alexandre Edmond Becquerel. Définition de photovoltaïque L’énergie solaire photovoltaïque est une forme d’énerg ie renouvelable. Elle permet de  produire de l’électricité par transformation d’une partie du rayonnement solaire grâce à une cellule photovoltaïque. P lumineuse P électrique  pertes   Comment sa marche ? Lorsqu’un matériau est exposé à la lumière du soleil, les atomes exposés au rayonnement sont  bombardés par les photons constituant la lumière; sous l’action de ce bombardement, les électrons des couches électroniques supérieures (appelés électrons des couches de valence) ont tendance à être arrachés / décrochés : si l’électron revient à son état initial, l’agitation de l’électron se traduit par un échauffement du matériau. L’énergie cinétique du photon est transformée en énergie thermique. Par contre, dans les cellules photovoltaïques, une partie des électrons ne revient pas à son état initial. Les électrons décrochés créent une tension électrique continue faible. Une partie de l’énergie cinétique des photons est ainsi directement transformée en énergie électrique : c’est l’effet  photovoltaïque. Des Définitions  1- Cellules, panneaux et champs photovoltaïques La cellule photovoltaïque  est l’unité de base qui permet de convertir l’énergie lumineuse en énergie électrique , Il utilise l'effet photoélectrique, par lequel un photon incident (la lumière, donc) peut arracher un électron à un atome.  Un panneau photovoltaïque  est formé d’u n assemblage de cellules photovoltaïques. (Parfois, les  panneaux sont aussi appelés modules photovoltaïques ), formées d'un matériau semi-conducteur en deux couches, l'une dopée positivement (P) et l'autre négativement (N). C'est une jonction PN. Lorsqu'un électron est arraché, il se forme à la place un « trou », se comportant comme une charge  positive. L'électron et le trou s'échappent de part et d'autre de cette jonction PN (les électrons vers N et les trous vers P), créant une différence de potentiel (ce que l'on mesure en volts). Une cellule  photovoltaïque produit donc ainsi du courant électrique continu. Lorsqu’on regroupe plusieurs panneaux sur un même site, on obtient un champ photovoltaïque.   cellule panneau champ Principe d’une cellule photovoltaïque   Les cellules photovoltaïques sont fabriquées à partir d’une jonction PN au silicium (diode). Pour obtenir du silicium dopé N, on ajoute du phosphore. Ce type de dopage permet au matériau de libérer facilement des électrons (charge -). Pour obtenir du silicium dopé P, on ajoute du bore. Dans ce cas, le matériau crée facilement des lacunes électroniques appelées trous (charge +). La jonction PN est obtenue en dopant les deux faces d’une tranche de silicium. Sous l’action d’un rayonnement solaire, les atomes de la jonction libèrent des charges électriques de signes opposés qui s’accumulent de part et d‘autre de la jonction pour former un générateur électrique. Les différents types de générateurs photovoltaïques 1-   Silicium monocristallin  Les cellules en silicium monocristallin représentent la première génération des générateurs  photovoltaïques. Pour les fabriquer, on fond du silicium en forme de barreau. Lors d’un refroidissement lent et maîtrisé, le silicium se solidifie en ne formant qu'un seul cristal de grande dimension. On découpe ensuite le cristal en fines tranches qui donneront les cellules. Ces cellules sont en général d'un bleu uniforme. Durée de vie : 20 à 30 ans.    avantages :     bon rendement, de 12% à 18%     bon ratio Wc/m 2  (environ 150 Wc/m 2 ) ce qui  permet un gain de place si nécessaire    nombre de fabricants élevé    inconvénients :    coût élevé    rendement faible sous un faible éclairement. . 1-   Silicium polycristallin (multicristallin) Pendant le refroidissement du silicium dans une lingotière, il se forme plusieurs cristaux. La cellule photovoltaïque est d'aspect bleuté, mais pas uniforme, on distingue des motifs créés par les différents cristaux.    avantages :    cellule carrée (à coins arrondis dans le cas du Si monocristallin) permettant un meilleur foisonnement dans un module    moins cher qu’une cellule monocristalline    inconvénient :    moins bon rendement qu’un  cellule monocristalline : 11 à 15%    ratio Wc/m² moins bon que pour le monocristallin (environ 100 Wc/m 2 )    rendement faible sous un faible éclairement. Ce sont les cellules les plus utilisées pour la production électrique (meilleur rapport qualité-prix). Durée de vie : 20 à 30 ans 2-   Silicium amorphe Le silicium lors de sa transformation, produit un gaz, qui est projeté sur une feuille de verre. La cellule est gris très foncé. C'est la cellule des calculatrices et des montres dites solaires .    avantages :    fonctionne avec un éclairement faible ou diffus (même par temps couvert)
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