Modélisation d'une cellule photovoltaïque

[invitec53b824a]

Bonjours à tous !
Voilà, dans le cadre du TIPE () , j'ai à modéliser une cellule photovoltaïque, je me suis donc renseigné sur internet voir les différentes modélisations (notamment grâce à un mémoire qui présente toutes les modélisations et très complet pour ceux que ça intéresse, enfin là n'est pas la question) et j'ai trouvé une modélisation à 5 paramètres qui m'a paru intéressante, cependant je n'y comprends pas un traître mot...

Voilà pourquoi j'aurais besoin de quelqu'un qui pourrait m'expliquer ce qu'est le courant photonique ?
De plus, comment relier ce courant photonique à l'intensité lumineuse d'une onde plane progressive du type E=E0*cos(wt-kx) ?
(Pour l'intensité, je sais qu'on peut passer en notation complexe pour faire le produit des conjugués)

Merci à ceux qui prendront le temps de lire ce post et peut-être d'y répondre, bonne journée .
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[invite6dffde4c]

Bonjour.
Pour une fois, ce n'est pas le modèle ondulatoire qu'il faut utiliser mais le modèle avec des photons.
Un photon qu'arrive dans la zone de charge d'espace d'une jonction peu, avec un peu de chance et si son énergie est plus grande que celle du "gap" (la bande interdite), créer une paire électron-trou.
Dans la zone de charge d'espace règne un champ électrique énorme qui va attirer le trou vers la zone P et l'électron vers la zone N. Ceci va rendre la zone N plus négative et la zone P plus positive. Un courant pourra donc circuler (avec ce seul électron) par un circuit extérieur.
Heureusement il y en a beaucoup de photons et aussi beaucoup de paires créés. Ce qui donne lieu à un vrai courant.

Pour comprendre ce que je viens de vous expliquer, il faut comprendre comment fonctionne une jonction PN.
Vous pouvez lire ce fascicule depuis le début, sans sauter des chapitres:
http://forums.futura-sciences.com/at...ducteurs-a.pdf
Vous pouvez sauter les formules et ne lire que le "baratin".
Au revoir

[invitec53b824a]

Re.
Un fascicule sur la mécaniques, un autre sur les ondes et maintenant un sur les semi-conducteurs, n'y'a-t-il donc pas un sujet sur lequel vous ne connaissez rien ?!

Pour en revenir à mon problème, je vais lire ce fascicule cet après midi, et ce qui m'intéresse justement sont les calculs, en effet, je n'ai pas explicitement posé mon problème (de peur que l'on pense que je veuille que l'on fasse cela à ma place).
J'étudie la transmission du son par laser via un montage à amplio OP (nous n'avons étudié que cette chose en prépa ).
Pour simplifier, mon ami et moi pensons utiliser juste un signal sinusoïdale ( "pensons" car malheureusement la partie émettrice nous pose des problèmes...).
De ce fait la puissance du laser de 100mW devrait varier suivant les fluctuations du courant l'alimentant, et en sortie, je pensais (et j'ai, en fait...) modéliser le laser par une onde plane progressive du type que j'ai explicité dans mon premier message et pour connaître l'amplitude je pensais (oui là c'est bien "pensais" car la première partie ne fonctionnant pas, le laser non plus...) utiliser la puissance P=(vecteur de poynting)*Surface pour avoir l'amplitude de l'onde mais aussi l'intensité lumineuse via le vecteur de poynting et P/S. Et enfin trouver une relation entre l'intensité lumineuse qui frappe la cellule et l'intensité produite d'où je pourrais tirer la tension via à priori selon le modèle que je vais utiliser la résistance de shunt pour raccorder mes calculs à ampliOP qui suivent.
Et le problème est donc le lien entre intensité lumineuse et cellule photovoltaïque.

Sur ce, je m'en vais lire votre fascicule et espère y trouver ma réponse,
Bonne journée

[invite6dffde4c]

Re.
Oui. Il y a beaucoup de sujets sur lesquels je ne connais pas grand chose.

Revenons à votre faisceau de lumière.
Oui, vous pouvez calculer la puissance par unité de surface avec le vecteur de Poynting (si vous connaissez les champs E et B, mais vous ne les connaissez pas). Mais une fois la lumière arrivée a la zone "intéressante", vous pouvez calculer à combien de photons par m² et par seconde correspond votre puissance. Et continuer avec des photons.

Par contre, pour les calculs c'est un peu limité. Car tous les photons incidents sur la cellule n'arrivent pas dans la bonne zone, pour diverses raisons, et d'autres y arrivent mas ne se font pas absorber et continuent plus loi. Et tous les photons ne créent pas de paires électron-trou et toutes les paires n'arrivent pas aux zones P et N.
C'est la raison pour laquelle, le rendement énergétique des cellules est limité. Mais vous ne pouvez pas calculer grand chose, car les coefficients de tous ces processus, vous sont inconnus et inaccessibles.

Mais si vous vous intéressez à la transmission de l'information avec de la lumière, ce n'est pas une cellule photovoltaïque qu'il vous faut, mais une photodiode. Car ce n'est pas la puissance de la lumière que vous voulez récupérer pour faire tourner quelque chose. Ce que vous voulez récupérer est l'information.

Une cellule photovoltaïque ne peut pas faire l'affaire. Elles ont une capacité énorme ce que leur donne une réponse en fréquence ridicule. Alors que les photodiodes ont des réponses qui montent à des centaines de MHz.

Vous ne pouvez pas utiliser un laser comme partie émettrice. Vous n'avez pas de quoi le moduler.
À moins de l'étriper et alimenter directement la diode du laser. Si vous optez pour cette solution, il faudrait qu'on en parle.
Si non il faut que vous utilisiez une LED

Il serait prudent que vous nous raconteriez très précisément ce que vous comptez faire. Ça peut vous éviter d'arriver dans des impasses.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitec53b824a]

Re.

Tant qu'à faire, je vais vous expliquer tout mon raisonnement.
Je suis allé chez le coiffeur une fois, et mon coiffeur il aime bien écouter de la musique dans son salon, donc je suis rentré et il m'a pas entendu.
Ledit coiffeur ayant une porte d'entrée en vert, je me suis demandé comment faire en sorte de couper le son quand quelqu'un rentre. Et que l'on puisse aussi laisser la porte ouverte avec de la musique, d'où l'idée du LASER. En fouinant un peu sur internet j'ai trouvé une vidéo youtube d'un type qui faisait ça avec des tores de ferrites.
On branchait le son à l'entrée d'un circuit fermé enroulé autour d'un tore de ferrite, puis on enroulait un autre file au tour, relié au laser qui envoyait l'intensité variable sur une cellule PV.
On a donc essayé et réussit, mais c'était pas top, le son était bof et la qualité encore moins (mais ça fonctionnait avec un tore de ferrite et un laser qu'on a effectivement étripé pour brancher sur la diode LASER et la cellule photovoltaïque provenait d'une calculatrice, on avait juste l'ampli des hauts parleur pour augmenter le son).
Nous avons donc eu l'idée de faire un montage à ampliOP.
Nous avons donc amplifier le signal en tension (la tension de départ était à priori d'environ 1.5-2V) puis en courant (on avait pas grand chose) pour émettre avec une puissance de 100mW (le montage a été réalisé avec des ampliOP et l'aide d'un spécialiste en électronique donc à priori ça devait fonctionner).

Ensuite pour la reception, j'ai utilisé 2 panneaux PV reliés à un soustracteur, l'un recevant la lumière du soleil, l'autre la lumière soleil et le laser dans l but d'enlever la composante continue soleil, ensuite, j'ai placé un condensateur de liaison de 10µF pour prévenir de toutes autres composantes continues puis j'ai mis un ampli LM386 pour amplifier le signal et le transmettre aux haut parleurs du labo.

Cependant la première partie du montage ne fonctionne pas, mais la seconde oui.

Après concernant mes modélisations pour la LASER, j'ai pris plutôt qu'un son, un signal sinusoïdale pour bénéficier de la notation complexe pas si complexe pour en déduire que le vecteur de Poynting était égale à c*"epsilon0"*E0^2 d'où je pouvais tirer éventuellement l'amplitude du champ électrique (ainsi que magnétique pour le même prix).

Concernant votre fascicule, je l'ai lu et je vous avoue que je n'ai pas tout compris (par contre, j'ai malencontreusement trouvé quelques fautes d'inattentions/frappes si cela vous intéresse pour le perfectionner encore plus), je n'ai pas encore le niveau d'étude pour ça je pense.
Cependant, j'ai aussi pensé que je pouvais calculer "à la louche" le nombre de photo parvenant sur la cellule pour en déduire un courant, mais dans ce cas là, y'a-t-il une relation ?

Pour le choix de la cellule, celle-ci me semblait plus intéressante, en effet lors de l'ouvert de la porte en verre, si on la considère comme une lame à face parallèle, le rayon sera légèrement dévié, ce qui ne devrait pas être gênant pour l'étendu de certaines cellules PV.

Il se fait tard, j'ai peut-être oublié des choses ou mal expliqué d'autres, je compte donc sur vous pour me dire si vous ne me comprenez pas.
Sur ce, bonne soirée

Ps: Le montage avec le tore a fonctionné avec une led de 44000 mcd, et même mieux qu'avec le laser, mais il fallait être à quelques centimètres de la cellule PV.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
La transmission de son par de la lumière n'est pas une nouveauté. Seulement, on n'utilise pas du visible en encore moins un laser de 100 mW, qui commence à devenir dangereux et qui est interdit.
On utilise de l'infrarouge. Regardez cette page:
https://www.google.fr/search?hl=fr&a...pe=&as_rights=

Si vous attaquez un laser avec un courant modulé part le signal, la lumière ne sera pas fidèle au courant, car l'émission du laser n'est pas linéaire. Vous aurez de la distorsion déjà au départ.

Un capteur qui capte de la lumière sera brouillé par toute la lumière ambiante.

Ce que l'on fait est qu'on ne travaille pas en "bande de base" en modulant le courant du laser avec le son. Mais que l'on créé un signal (mettons à 500 kHz) modulé par le son. Au niveau du détecteur, on filtre la fréquence qui intéresse (les 500 kHz) on amplifie, puis on démodule le signal.

En résumé, je pense que vous êtes partis sur des mauvaises bases: laser, cellule photovoltaïque et transmission en bande de base (sans modulation).
Au revoir.

[invitec53b824a]

Bonjour.
Effectivement, seulement c'était la chose qui nous était accessible et de plus, vu la puissance cela nous aurait éventuellement permis de transmettre sur quelques centaines de mètre (genre du haut d'un bâtiment jusqu'à l'autre, tout comme dans la vidéo ).

A priori, même avec un signal distordu nous aurions pu avoir quelque chose.
Après l'objectif n'est pas tellement la réalisation parfaite d'un module qui transmet parfaitement le son, mais plus l'approche visant à répondre à une question.
Et pour cela, je pense qu'il est intéressant de travailler avec ce genre de "technologies" qui reste la seule à notre portée de petits taupins actuellement.
Cependant vos remarques m'ont permis de comprendre beaucoup de choses sur ce qui pouvait ne pas fonctionner et pourquoi, ce qui me fera une bonne base pour une approche critique du travail que l'on a effectué et pour cela je vous en remercie