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Rendement théorique d'une cellule photovoltaïque

  1. pakm

    Date d'inscription
    juin 2007
    Messages
    103

    Rendement théorique d'une cellule photovoltaïque

    Bonjour à tous

    Comment déterminer théoriquement le rendement d'une cellule photovoltaïque?

    Dans le cas d'une cellule idéale, en émettant l'hypothèse que chaque photon arrivant à la surface de la cellule transmet son énergie à un électron, et que les porteurs de charge ne se recombinent pas (c'est à dire que tous les électrons ainsi excités participent au courant électrique), est-il possible de calculer la puissance délivrée par la cellule?

    Merci

    -----

     


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  2. chrisric

    Date d'inscription
    mars 2008
    Messages
    333

    Re : Rendement théorique d'une cellule photovoltaïque

    bonjour,
    si tous les photons sont absorbés et donnent des électrons libres, alors l'énergie lumineuse reçue est convertie en énergie électrique. Donc le rendement (égal au rapport E fournie / E reçue ) vaut 100 %.
    Ce cas n'est donc pas réaliste.
    d'une part, tous les photons ne sont pas absorbés, certains sont réfléchis d'autres diffusés. d'autre part, l'absorption n'engendre pas forcément un électron libre dans la cellule.(on parle de rendement quantique).
    Au final, le rendement d'une cellule est inférieur à 10 % dans les cellules du commerce.

    Bonne continuation.
     

  3. pakm

    Date d'inscription
    juin 2007
    Messages
    103

    Re : Rendement théorique d'une cellule photovoltaïque

    Bonjour,
    Je sais bien que mon cas n'est pas réaliste, et de toutes façons ma question était stupide puisque effectivement si chaque photon participe à la création du courant électrique alors le rendement est de 100%...

    Mais je viens à l'instant de trouver mon bonheur dans le bouquin Physics of Solar Cells de Peter Würfel, où il montre en partant de plusieurs hypothèses que le rendement théorique maximal est de 86%. Meme si celui-ci ne sera jamais atteint c'est toujours intéressant à lire...

    Enfin je vous met pas la théorie, c'est long et assez incompréhensible pour l'instant
     

  4. f6bes

    Date d'inscription
    février 2005
    Localisation
    Nimes Age: 73000 millions de kms autour du soleil !!
    Messages
    51 539

    Re : Rendement théorique d'une cellule photovoltaïque

    Bsr pakm,
    Ne pas oublié non plus:
    Une cellule PV réagit à "un spectre électromagnétique" .
    Donc lorsqu'on parle de "rendement" reste à savoir avec QUOI l'on compare (longeur d'onde).
    Les photons ne sont donc pas tous "égaux" vis à vis de la cellule !
    A+
    Ce fut la goutte d'eau de trop qui mit le feu aux poudres!
     

  5. pakm

    Date d'inscription
    juin 2007
    Messages
    103

    Re : Rendement théorique d'une cellule photovoltaïque

    Quand on parle de l'intensité lumineuse arrivant à la surface de la cellule, en général on parle bien de l'ensemble du spectre AM 1.5 non? ("spectre de la lumière solaire après qu'elle ait traversé une épaisseur d'air pur correspondant à 1.5 fois l'épaisseur de l'atmosphère")

    Donc quand on parle de rendement d'une cellule, il s'agit bien du rendement vis à vis de la totalité du spectre arrivant sur la cellule? Ou alors on limite ce spectre à un certain intervalle?

    Du coup j'ai un doute
     


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  6. hubou

    Date d'inscription
    février 2009
    Âge
    35
    Messages
    39

    Re : Rendement théorique d'une cellule photovoltaïque

    Bnjour,
    Qauand on parle de rendement, c'est avec le spectre total recu sur terre. Par contre avec la théorie tu es capable de calculer la probabilité qu'un photon provoque une paire en fonction de l'energie du photon, ensuite tu integre sur le spectre solaire et tu obtient le nombre de trou que tu as,
    Après il faut que tu saches combien de paire se recombine et combien rentrent en jeu dans la conduction, après avec un flux d'electron, tu peux calculer une puissance ... et le tour est joué
    il me semble sinon que la limite theorique dans du Si monocristallin est au max de 33%.
    mais je n'ai paslu le livre dont tu pârles
     

  7. f6bes

    Date d'inscription
    février 2005
    Localisation
    Nimes Age: 73000 millions de kms autour du soleil !!
    Messages
    51 539

    Re : Rendement théorique d'une cellule photovoltaïque

    Citation Envoyé par hubou Voir le message
    Bnjour,
    Qauand on parle de rendement, c'est avec le spectre total recu sur terre.
    Bjr à toi,
    Petit déterrage de sujet,mais pourquoi pas !

    Reste à savoir ce que TU appele "spectre total" ?
    Si tu prends le "spectre total" du rayonnement du spectre électromagnétiuqe (qui est EXTREMEMENT large ) ALORS les cellules PV ont un rendement proche de ...zéro.
    Faut savoir si l'on parle de "spectre total" ou d'une partie du spectre électromagnétique .Sur que les rayons X et autres rayonnements (qui font partie du spectre) ne doivent pas participer pour grand chose dans le phénoméne PV.

    Il est donc bon de définir de quel spectre l'on parle (par ex entre "x "nm et "y" nm.)
    A+
    Ce fut la goutte d'eau de trop qui mit le feu aux poudres!
     

  8. hubou

    Date d'inscription
    février 2009
    Âge
    35
    Messages
    39

    Re : Rendement théorique d'une cellule photovoltaïque

    Bonjour,
    Je suis d'accord avec toi mais peu importe vu que d'après ce que j'explique plus bas la probabilité d'exiciter un electron depend de la longueur d'onde, elle est de 0 pour E<Eg et varie ensuite, et tu tiens compte donc de ca, mais, compte pour le rendement meme les longueur d'ondes qui ne participe pas à la formation de paire electron trou.
    on dit que la lumiere emise par le soleil à une puissance de 1000W/m² je crois, et cela prend en compte de tout les rayonnements.

    On est d'accord sur le principe : seul une faible fenetre du spectre solaire va participer a l'effet photovoltaique mais si tu prend un intervalle restreint pour calculer le rendement, alors, premierement, ca gonflerai les constante, ensuite avec d'autre matériau(ds le future) qui pourrait utilisé des longueurs d'ondes qui on été exclue dans le calcul du rendement, alors on pourrait arriver au cas indélicat d'un rendement de plus de 100%.

    il y a donc le rendement sur la longueur d'onde qui correspond au maximum de probabilité et un rendement sur un spectre etendu dont on dispose avec le soleil.

    a plus
     

  9. f6bes

    Date d'inscription
    février 2005
    Localisation
    Nimes Age: 73000 millions de kms autour du soleil !!
    Messages
    51 539

    Re : Rendement théorique d'une cellule photovoltaïque

    Citation Envoyé par hubou Voir le message

    qui pourrait utilisé des longueurs d'ondes qui on été exclue dans le calcul du rendement, alors on pourrait arriver au cas indélicat d'un rendement de plus de 100%.
    Bsr à toi
    Vois pas trés bien comment tu va passer en SURUNITAIRE meme si on découvre d'autres matériaux. Si tu reçois TOUTES longueurs d'ondes confondues 1000 (pas d'unité) ton PV n'en rendra pas, meme théoriquement ,plus de 1000.
    A la RIGUEUR rendement de 1/1 dans le cas extréme, mais pas plus..

    Les 1000 wtatts me semble bien que c'est en puissance CALORIFIQUE. Pas en lumineux (à confirmer)
    Bonne soirée
    Ce fut la goutte d'eau de trop qui mit le feu aux poudres!
     

  10. hubou

    Date d'inscription
    février 2009
    Âge
    35
    Messages
    39

    Re : Rendement théorique d'une cellule photovoltaïque

    Il est donc bon de définir de quel spectre l'on parle (par ex entre "x "nm et "y" nm.)

    ce que tu me dit c'est ce que je voulais te dire un rendement 1 n'est pas possible

    mais r=Pemis/Precu mais si tu sous evalue Precu en ne prenant que des longueur d'ondes entre "x"nm et "y"nm
    Donc forcement le rendement est sur le spectre solaire en entier sinon si tu reduis l'intervalle comme tu le disais alors le rendement peut etre >1 ce qui est difficile a concevoir. en fait j'essayé de prendre un cas limite qui t'expliqué pourquoi ne pas prendre un intervalle mais le spectre solaire en entier

    a plus
     

  11. pedapt63

    Date d'inscription
    février 2008
    Âge
    28
    Messages
    3

    Re : Rendement théorique d'une cellule photovoltaïque

    Bsr , et bien écoute dès que tu obtients un rendement sup à 1 tu me fait signe , on dépose un brevet tout de suite mdrr
     

  12. exam

    Date d'inscription
    septembre 2006
    Âge
    30
    Messages
    93

    Re : Rendement théorique d'une cellule photovoltaïque

    Bonjour à tous,

    Comment peut-on déterminer l’efficacité quantique (QE) lorsque l'on connait l'épaisseur de l'émetteur (Xn) et de la base (Xp), le coef d'absorption (a), la longueur d'onde incidente ainsi que le coef de réflection de la surface de la jonction p-n (R), sachant que la zone de dépletion est négligeable.

    Merci si vous pouvez m'aider.
    Cordialement
     


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