Influence de la température sur le rendement d'un module photovoltaïque

[Amause]

Bonjour, je suis actuellement en CPGE et m'apprête à passer les concours d'admission aux écoles d'ingé.
Je dois pour cela présenter un exposé (TIPE) sur le sujet du photovoltaïque.
C'est dans ce cadre que j'ai réalisé des manipulations illustrant l'influence de la température sur le rendement du module.
Protocole:
Fixation d'un thermocouple sur la face avant du module, occulté par un morceaux de bois pour relever la température par conduction et non par rayonnement de la source de chaleur.
Enregistrement de la température et de la puissance grâce à Latis pro.

Je m'attendais donc à observer une baisse de puissance du fait de l'activité thermique due à l'augmentation de la température, or la courbe est croissante.
Avez-vous une explication à ce phénomène?

-----

[Lanceliogs]

Yo.
Juste pour demander des précisions sur ta manip et mieux réfléchir. Tu mesures la puissance émise par la cellule photovoltaïque ? Avec quoi ? Fais un schéma de ton montage ! Comprends tu le fonctionnement d'une cellule photovoltaïque ?
Bonne journée !

[Amause]

Je mesure la tension et l'intensité avec voltmètre et ampèremètre et puis P=U.I, je met tout ça dans latis pro avec la temprature qui est donnée directement par le thermocouple.
Oui, j'ai fait des recherches sur le fonctionnement d'une cellule photovoltaïque et il résulte que la jonction PN qui permet une différence de potentiels devient inefficace à haute température ( tous les états d'énergie sont occupés), d'où une baisse de U et donc de P.
Je vous laisse apprécier mes talents d'artiste

[Lanceliogs]

Je pense que tu as mal compris comment fonctionne une jonction PN. On va prendre une jonction PN classique. En gros, c'est deux matériaux différents collés, un dopé avec des charges positives (trous), et l'autres avec des charges négatives (électrons). Lorsqu'on colle les deux matériaux, au niveau de la liaison, les charges mobiles positives et négatives se recombinent et la zone centrale se vide de porteurs de charge. On appelle cette zone la zone de déplétion.

On a donc une espèce de barreau avec plein de charge + d'un côté, et plein de - d'un autre. Pour qu'un courant circule, il faut qu'un porteur de charge acquiert suffisamment d'énergie pour traverser la zone de déplétion et se recombiner avec un porteur de charge opposé. Lorsqu'un photon avec une énergie suffisante arrive sur la cellule, elle apporte cette énergie.

Mais les porteurs de charge possèdent d'autres énergies à disposition, notamment l'énergie thermique. Qui dit plus d'énergie thermique (aka on chauffe), dit que j'ai besoin de moins d'énergie venant des photons pour recombiner mes porteurs de charge. Donc la jonction peut accepter plus de photons. Ainsi, j'améliore mon rendement.

Après, si on chauffe vraiment vraiment vraiment beaucoup, toutes les charges sont déjà recombinées et on n'a plus de jonction PN, comme tu dis.

Si tu veux que je te trouve un document qui explique ça avec des calculs je peux essayer.

Bonne journée !

[A voir en vidéo sur Futura]

[Boumako]

Bonjour

Qui dit plus d'énergie thermique (aka on chauffe), dit que j'ai besoin de moins d'énergie venant des photons pour recombiner mes porteurs de charge. Donc la jonction peut accepter plus de photons. Ainsi, j'améliore mon rendement.

Il faudrait peut être se renseigner un minimum avant de venir raconter n'importe quoi... Le rendement d'une cellule photovoltaïque dépend directement et de façon quasi linéaire de sa température. 1 minute de recherche sur Google aurait permit de l'apprendre.

Si la manip ne fonctionne pas c’est qu'elle est probablement mal faite. Quelle est la charge lors de la mesure ? Pourquoi ne pas avoir simplement collé le thermocouple avec un morceau de scotch ? Ce bout de bois occulte quel pourcentage de la surface du panneau ?

[Amause]

J'ai taré la puissance du module après avoir mis le morceaux de bois, celui-ci sert à relever la température à la surface du module avec plus de précision en parant au chauffage du thermocouple par rayonnement de la source de chaleur. De plus il ne pourrait avoir qu'un effet de perte de rendement et ce que j'observe est justement l'inverse
J'ai réalisé cette expérience parce que j'ai été en contact avec un ingénieur photovoltaïque qui m'a affirmer (et montrer des mesures faites dans une usine photovoltaïque) que le rendement décroit avec la température et notamment à partir de 60°C.

Lanceliogs merci pour ton exposé et cela m’intéresserait de pouvoir coller des calculs la dessus donc si tu as des infos n'hésite pas!!

Boumako, je n'ai pas bien compris ta question sur la charge

[Lanceliogs]

Ah. Au temps pour moi, mon raisonnement est faux. Si les porteurs ont besoin de moins d'énergie pour passer, c'est que la barrière de potentiel de la jonction est plus faible, donc qu'elle va générer moins de puissance. Boumako dit vrai !

[Boumako]

J'ai taré la puissance du module après avoir mis le morceaux de bois, celui-ci sert à relever la température à la surface du module avec plus de précision en parant au chauffage du thermocouple par rayonnement de la source de chaleur.

Le rayonnement n'a que peu d'influence si la sonde est bien en contact. Si vraiment tu ne veux prendre aucun risque il suffit d'utiliser du scotch alu.

je n'ai pas bien compris ta question sur la charge

Voici une courbe de charge typique :
http://www.photovoltaique.guidenr.fr...ovoltaique.jpg

A quel endroit t'es tu placé sur cette courbe ?

[Amause]

J'étais placé à Pmax donc au niveau de la courbure
Cet état n'est-il pas intrinsèque au module? Je veux dire si j'éclaire le module avec une source de 1000W/m2 la puissance débitée est Pmax non?

[Boumako]

Non pas forcément : Rien n’empêche d'éclairer la cellule avec sous un flux important sans alimenter une charge, dans ce cas tu te trouve en fin de courbe (U à vide et I = 0).
Pour ce type de mesure il faut essayer de se placer à proximité de Pmax sinon tu augmentes l'incertitude de la mesure, ce qui semblait confirmé par la courbe que tu as tracé (le nuage de points est très dispersé).

[Amause]

Si je comprend bien ce que tu me dis, d'après mon montage je n'alimente aucune charge, donc je me trouve dans le cas que tu propose ce qui expliquerai mes relevés?

[Boumako]

Non, je disais simplement que si la charge n'était pas suffisante (pour se placer proche de Pmax) l'incertitude sur la variation de la puissance serait plus importante, mais si tu es sur de ta manip c’est une explication qu'il faut écarter. Pour ce genre de démonstration il est toutefois préférable de relever l'intensité et la tension séparément.

L'autre explication probable est la variation d'exposition, as tu utilisé une lumière naturelle pour effectuer tes mesures ? As tu fais un relevé au luxmètre en même temps ?

[Amause]

J'ai relevé la tension et l'intensité séparément
J'ai utilisé un projecteur 400W/m2
Maintenat que tu m'en parle je n'ai pas laissé l'ampoule chauffer mais à vrai dire je n'ai pas non plus observer de variation d'intensité non plus