La construction d’un module solaire est basée sur l’alignement en série des cellules. Il faut donc veiller à avoir un système électrique fiable pour optimiser la puissance de sortie.
Le modèle électrique simple d'une cellule photovoltaïque se compose d'une source de courant parfaite, d'une diode et de deux résistances. De cette modélisation, on peut déduire que si le soleil n’irradie pas la cellule, elle va se comporter comme un coupe-circuit. Il faut donc introduire une diode (présentée en vert sur le fig 1) pour conserver une production d’électricité même si une partie du système n’est pas entièrement ensoleillé.
fig 1 - modèle électrique simple d'une cellule photovoltaïque
Sachant qu’il est techniquement difficile d’installer une diode en parallèle à chaque cellule, on peut imaginer de placer une diode par « série de cellules ». Dans l’image ci-dessous fig 2, on peut voir qu’un module se comporte en fait comme trois petits modules différents. Dans ce cas, seuls les modules B et C produiront de l’électricité et la tension aux bornes du module sera réduite.
fig 2 - architecture simple
Les modules récents améliorent encore cette technique en multipliant le nombre de circuits. Les cellules actuelles de grande taille (182 mm ou 210 mm de long) peuvent être coupées en deux (ou trois) pour obtenir des cellules rectangulaires. Cette construction permet en même temps de diminuer les pertes par effet Joule (l'énergie dissipée sous forme de chaleur à cause de la résistance interne de la cellule et proportionnel, au carré de l'intensité qu'il a traverse) et de minimiser les risques de points chauds (hot spots). Avec un bonus, car les cellules de plus petite taille résistent mieux au stress mécanique lors des phases de soudures et lamination.
fig 3 - architeture demi cellules
Nous obtenons ainsi des modules standards pour applications résidentielles avec 60 ou 72 cellules, également appelés 120 et 144 demi-cellules. Pour les applications commerciales, on peut avoir des panneaux de surface plus importante de 96 cellules (soit 192 demi-cellules).
fig 4 - architecture speciale
En conclusion, je rappelle que cette structure de module peut être adaptée en fonction de la complexité du système solaire à réaliser. Je présente fig 4 l’exemple d’un module cylindrique, composé de cinq petits modules indépendants. La gestion de l’énergie produite sera plus complexe et nécessitera une électronique nommée PMS (Power Management Solaire) sur mon schéma. Sur le schéma ci-dessous, nous pouvons voir que la partie C du système fournira 100 % de sa puissance, mais par contre les B et D ne fourniront qu'une partie de la puissance.
N’hésitez pas à consulter nos autres publications pour plus de détails sur les composants de ces panneaux solaires et techniques de suivis de production.
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