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Fonctionnement d'une cellule photovoltaïque




  1. #1
    MoohZ86

    Question Fonctionnement d'une cellule photovoltaïque

    Bonjour,

    Sur le site :
    http://www.udel.edu/igert/pvcdrom/

    On trouve des explications sur le fonctionnement d'une cellule photovoltaïque.

    Et jai quelques incompréhensions.

    Je ne comprends pas comment la couche anti - réflexion (agit comme une lame quart d'onde et je comprends encore moins comment elle peut faire des interférences destructives et non destructives. A la limite une demi onde ferait le bon déphasage ça se comprendrait le min et le max de chaque onde tomberait au bon endroit pour s'annuler.

    Je résume le fonctionnement de la cellule si je me trompe dites le moi .
    Donc on a une jonction PN. Dans le cas du Si dopé P ( avec du P comme défaut intersticiel/frenkel ), on a donc un défaut d'électrons dans les lliaisons, donc des trous? Ainsi les porteurs majoritaires sont des trous ( d'ailleurs pourquoi les trous sont des porteurs ,des électrons je comprends ça transporte une charge, mais concrétement un trou est plus une image un modèle ??? ) .

    Dans le cas du Si dopé N (avec du P par exemple), on a un excès d'électrons, qui sont là les porteurs majoritaires et les trous les porteurs minoritaires.

    Quant on colle les deux on a notre jonction PN, il y a une zone d'espace de charge, qui je ne vois pas trop à quoi elle correspond ( ni à quoi elle sert).
    D'autre part j'ai vu que l'on faisait référence à un champ E, celui ci existe sans que l'on impose de courant à une diode , d'ailleurs lui aussi pourquoi il est là et à quoi il sert ?

    Voilà après je comprends pas trop, je vois bien que l'on peut exciter quelque chose, mais quoi le côté P, le côté N, les 2 ? Et qu'est que ça va faire bref si quelqu'un pouvait m'expliquer ce qui passe pour que l'on est du courant ça m'aiderai beaucoup

    Autre question sans trop de rapport pourquoi un capteur CCD ne voit pas partout de la même façon (au niveau des longueurs d'onde) ? j'espère une autre explication que :"tu sais le monde n'est pas parfait..."

    Merci beaucoup

    Cordialement,

    -----


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  3. #2
    LPFR

    Re : Fonctionnement d'une cellule photovoltaïque

    Bonjour.
    Pour vous répondre correctement il faudrait écrite un livre de 300 pages, en supposant que vous ayez les connaissances préalables requises.

    Vous pouvez trouver une explication des couches antireflets [url=http://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/optiphy/antirefl.html]ici[/tex]. Votre problème avec de ¼ à la place de ½ vient du fait que la lumière fait un aller retour dans la couche. Donc, pour avoir le ½ onde de décalage, il faut que l'épaisseur optique soit de ¼ d'onde.

    Pour la jonction PN, c'est beaucoup plus long, si l'on veut donner des explications correctes.
    Je vais essayer de joindre un fascicule. Mais il faut que je le sorte en format PDF. Ce sera pour un peu plus tard.

    Pour les CCD et les longueurs d'onde, il faut voir que suivant la longueur d'onde, la lumière pénètre plus ou moins dans le semi-conducteur. Les longueurs d'onde grandes pénètrent plus profondément que les courts. Les rayons sont plus efficaces quand ils sont absorbés dans la "zone sensible" d'un CCD (à la bonne profondeur). Ceux qui on une longueur trop grande pénètrent trop et pas assez pour ceux qui on une longueur trop courte.

    Au revoir.

  4. #3
    LPFR

    Re : Fonctionnement d'une cellule photovoltaïque

    Re-bonjour.
    Voici le fascicule que je vous avais dit. Il est écrit pour des étudiants avec un niveau de physique très bas et il est presque uniquement descriptif. Il est extrêmement simplifié mais sans raconter des histoires du genre "un trou est un électron qui manque".
    Il faut le lire dans l'ordre, sans sauter des chapitres. Par contre vous pouvez sauter les formules. Elles ne sont pas indispensables pour la compréhension.
    Au revoir.
    Fichiers attachés Fichiers attachés


  5. #4
    MoohZ86

    Question Re : Fonctionnement d'une cellule photovoltaïque

    Merci pour votre , je comprends mieux pour la couche anti réflexion et la ZCE, par contre je n'arrive toujours pas à saisir ce que va faire la lumière en tappant sur la jonction. En effet si la structure est la même jonction PN, du style diode, celle dans une cellule photovoltaïque doit avoir des propriétés bien particulières pour arriver à faire du courant avec de la lumière.

  6. #5
    LPFR

    Re : Fonctionnement d'une cellule photovoltaïque

    Re.
    Non, la jonction d'une diode photovoltaïque n'a rien de spécial en dehors de sa géométrie faite pour recevoir le maximum de lumière dans la zone de charge d'espace.
    La lumière va créer de paires électron-trou en faisant monter des électrons de la bande de valence à la bande de conduction. Mais comme dans cette zone le champ électrique est énorme les paires sont séparées et le trou part côté P et l'électron côté N, ce qui rend le côté P plus positif que le côte N et permet la circulation de courant par l'extérieur (la charge externe).
    A+

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    MoohZ86

    Re : Fonctionnement d'une cellule photovoltaïque

    Un grand merci à vous ^^ Je comprends enfin ( peut être de manière trop simpliste dans ma tête ) le fonctionnement d'une cellule photovoltaïque.
    J'aurai une autre question toujours en rapport avec les semi conducteurs. Elle traite de la photoluminescence connaissez-cette technique de mesure. J'ai trouvé quelques pdf sur internet mais les ressources sont rares.

    Je voulais savoir ce qu'elle permet de déterminer comme paramètres de matériaux (je pense au gap, mais je n'en suis pas certains ).

    De plus d'après ce que j'ai pu lire il faudrait un laser assez puissant ( du style classe 4) pour réaliser ce genre de mesures. Ca me semble étonnant d'envoyer 500 mW sur un échantilon pour observer de la fluorescence. Sachant que les niveaux d'énergie sont de l'ordre de l'eV.

    Enfin pour ça il vaudrait peut être mieux que j'ouvre un autre topic ^^'

    Cordialement,

  9. #7
    mariposa

    Re : Fonctionnement d'une cellule photovoltaïque

    Citation Envoyé par MoohZ86 Voir le message
    Un grand merci à vous ^^ Je comprends enfin ( peut être de manière trop simpliste dans ma tête ) le fonctionnement d'une cellule photovoltaïque.
    J'aurai une autre question toujours en rapport avec les semi conducteurs. Elle traite de la photoluminescence connaissez-cette technique de mesure. J'ai trouvé quelques pdf sur internet mais les ressources sont rares.

    Je voulais savoir ce qu'elle permet de déterminer comme paramètres de matériaux (je pense au gap, mais je n'en suis pas certains ).

    De plus d'après ce que j'ai pu lire il faudrait un laser assez puissant ( du style classe 4) pour réaliser ce genre de mesures. Ca me semble étonnant d'envoyer 500 mW sur un échantilon pour observer de la fluorescence. Sachant que les niveaux d'énergie sont de l'ordre de l'eV.

    Enfin pour ça il vaudrait peut être mieux que j'ouvre un autre topic ^^'

    Cordialement,
    Bonjour,
    .
    une version courte:

    La photoluminescence est une technique de spectroscopie que l'on peut voir comme 'l'inverse de l'absorbtion optique.

  10. Publicité
  11. #8
    LPFR

    Re : Fonctionnement d'une cellule photovoltaïque

    Citation Envoyé par MoohZ86 Voir le message
    J'aurai une autre question toujours en rapport avec les semi conducteurs. Elle traite de la photoluminescence connaissez-cette technique de mesure. J'ai trouvé quelques pdf sur internet mais les ressources sont rares.

    Je voulais savoir ce qu'elle permet de déterminer comme paramètres de matériaux (je pense au gap, mais je n'en suis pas certains ).

    De plus d'après ce que j'ai pu lire il faudrait un laser assez puissant ( du style classe 4) pour réaliser ce genre de mesures. Ca me semble étonnant d'envoyer 500 mW sur un échantilon pour observer de la fluorescence. Sachant que les niveaux d'énergie sont de l'ordre de l'eV.

    Enfin pour ça il vaudrait peut être mieux que j'ouvre un autre topic ^^'
    Bonjour.
    Oui vous aurez plus de chance d'attirer quelqu'un qui s'y connaît, avec une nouvelle discussion avec le bon titre.
    Je ne connais pas grand chose sur le sujet. Mais je ne crois pas que l'on puisse déterminer le gap. On détermine la structure électronique d'atomes et de molécules.
    In ne faut pas confondre la puissance d'une source et l'énergie des photons qui lui sont associés. L'énergie des photons ne dépend que la longueur d'onde (ou la fréquence). Vous pouvez aussi bien avoir très peu de puissance avec des photons très énergétiques comme le contraire: beaucoup de puissance avec des photons peu énergétiques.
    Au revoir.

  12. #9
    marceline

    Re : Fonctionnement d'une cellule photovoltaïque

    moi ce que je comprends pas au niveau de la jonction PN :
    Si on met côte à côte les 2 semiconducteurs dopé P et N, pourquoi tout simplement il n'y a pas annulation de la charge? C'est à dire les électrons tombent dans les trous. Et que justement l'énergie apporté du photon accélererait le processus.
    Or dans toutes les explications, il y a bien annulation de charge dans la ZCE, mais pourquoi un espace si limité? Et qu'est ce qui empêche les trous et les électrons de passer aux travers s'ils recoivent l'énergie du photon?
    En quoi le passage de l'électron vers la zone P, laisse un trou, alors que justement il était en excès..?

    Et une fois dans le circuit électrique, l'électron peut aller dans les fils électriques, mais qu'en ai t'il des trous? C'est une absence d'électrons, comment leur conductivité peut elle alors s'ajouter?

  13. #10
    mariposa

    Re : Fonctionnement d'une cellule photovoltaïque

    Citation Envoyé par marceline Voir le message
    moi ce que je comprends pas au niveau de la jonction PN :
    Si on met côte à côte les 2 semiconducteurs dopé P et N, pourquoi tout simplement il n'y a pas annulation de la charge? C'est à dire les électrons tombent dans les trous. Et que justement l'énergie apporté du photon accélererait le processus.
    .
    Avant la mise en contact des 2 semiconducteurs, ils sont l'un et l'autre électriquement neutre. Quand on les mets en contact le niveau de Fermi de N est supérieur à celeui de P. Conséquences, des électrons de N vont diffuser vers P et donc créer une zone de charge d'espace pour équilibrer le niveau de Fermi (Le champ électrique est alors dirigé de N vers P).

    Or dans toutes les explications, il y a bien annulation de charge dans la ZCE, mais pourquoi un espace si limité? Et qu'est ce qui empêche les trous et les électrons de passer aux travers s'ils recoivent l'énergie du photon?
    .
    C'est le contraire: Il y a création d'une zone de charge d'espace.
    .
    Grosso-do la largeur de la zone de charge d'espace est l'intégrale du champ électrique sur une distance L qui doit être égale à la différence des niveaux de Fermi. La donnée des niveaux de Fermi implique la valeur de L

    En quoi le passage de l'électron vers la zone P, laisse un trou, alors que justement il était en excès..?
    .
    le passage de l'électron vers la zone P ne crée pas un trou (qui est une particule mobile) dans la zone N mais une charge positive fixe localisée.

    Et une fois dans le circuit électrique, l'électron peut aller dans les fils électriques, mais qu'en ai t'il des trous? C'est une absence d'électrons, comment leur conductivité peut elle alors s'ajouter?
    .
    C'est le même comportement qu'une pile: Les électrons circulent dans le fil et se recombine sur l'électrode P.

  14. #11
    LPFR

    Re : Fonctionnement d'une cellule photovoltaïque

    Citation Envoyé par marceline Voir le message
    moi ce que je comprends pas au niveau de la jonction PN :
    Si on met côte à côte les 2 semiconducteurs dopé P et N, pourquoi tout simplement il n'y a pas annulation de la charge? C'est à dire les électrons tombent dans les trous. Et que justement l'énergie apporté du photon accélererait le processus.
    Or dans toutes les explications, il y a bien annulation de charge dans la ZCE, mais pourquoi un espace si limité? Et qu'est ce qui empêche les trous et les électrons de passer aux travers s'ils recoivent l'énergie du photon?
    En quoi le passage de l'électron vers la zone P, laisse un trou, alors que justement il était en excès..?

    Et une fois dans le circuit électrique, l'électron peut aller dans les fils électriques, mais qu'en ai t'il des trous? C'est une absence d'électrons, comment leur conductivité peut elle alors s'ajouter?
    Bonjour.
    Je vous suggère de regarder la pièce jointe que j'ai misse dans le message #3.
    Vous trouverez des explications détaillées.
    Au revoir.

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