1st year preparatory class. Oral presentation of our project about solar panels.

1. DAUBRY Mathieu FAVIER Nicolas KADERBAY Kamil ONDE Sébastien
DAUBRY Mathieu FAVIER Nicolas KADERBAY Kamil ONDE Sébastien
SUP B
Année :2009-2010
LES PANNEAUX
PHOTOVOLTAIQU
ES
Professeur Accompagnateur : Mr TARAZONA

2. Introduction
Comment faire des panneaux
photovoltaïques un atout majeur face
au problème d’énergie que nous
rencontrons ?

3. Comment fonctionne un panneau solaire et
comment améliorer son rendement ?
• I-Fonctionnement théorique d’une cellule solaire
• II-Techniques de fabrication
• III-Qualités et défauts du silicium
• IV-Maquette

4. I-Fonctionnement théorique d’une cellule solaire
1.Conductivité du silicium.
2.Dopage de type P et N .
1. Type N. 2. Type P.

5. I-Fonctionnement théorique d’une cellule solaire
3.Notion de bandes d’énergie.

6. I-Fonctionnement théorique d’une cellule solaire
4.Fonctionnement général d’une cellule solaire.

7. II-Techniques de fabrication
dopée et texturée
dopée p
Empilement des couches d’une cellule
photovoltaïque au silicium cristallin

8. II-Techniques de fabrication
Décapage
pp

9. II-Techniques de fabrication
Texturation
pp

10. II-Techniques de fabrication
Dopage
n pp

11. II-Techniques de fabrication
Antireflet
n pp

12. II-Techniques de fabrication
Champs face arrière
n pp
p+

13. II-Techniques de fabrication
Métallisation
n pp
Contacts
métalliques
p+

14. II- Qualités et défauts du silicium
Principales qualités
- Silicium : deuxième concentration massique la plus élevée
- Semi conducteur donc matériau quasi parfait pour fabriquer des panneaux
solaires.
Principaux défauts
- Production longue et très complexe
- Purification très énergivore

15. II- Qualités et défauts du silicium
a) Le calcul :
Calcul du rendement d’une cellule solaire :
Pm : Puissance maximale produite par le système (W)
EE : Eclairement Energétique (W.m-2)
S : Surface de la plaque solaire (m²)
b) Les innovations et essais permettant un rendement optimal
- Fabriquer des plaques solaires mobiles, capables de suivre la course du soleil
- Innover en jouant sur le facteur « pratique »
- Améliorer la pureté du semi-conducteur utilisé
- Développer des centres de recherches

16. IV - Maquette
1- Mécanisme général
2- Le servomoteur
3- Capter une différence d’ensoleillement
4- Obtenir une différence de tension
5- Orienter la maquette
6- Montage final
7- Résultats et discussions

17. 1. Mécanisme général
1. Support de la maquette
2. Barre verticale
3. Plaque solaire

18. 2. Le servomoteur
Système motorisé capable d’atteindre une
position déterminée et de la maintenir.
Fonctionnement :
1. Reçoit un ordre de position sous
forme de fréquence (signal carré)
2. La durée des impulsion
détermine l’angle absolu de
rotation
3. La courte durée des périodes
permet un asservissement continu

19. 3.Capter une différence d’éclairement
Résistance en fonction de la distance
900
800
700
Résistance (en Ω)
600 Ω(h)
500
400
300
200
100
0
0 10 20 30 40 50 60 70
Distance (en cm)
Plus la photorésistance est
exposée à la lumière plus la
valeur de sa résistance diminue.

20. 4.Obtenir une différence de tension
I) Faire de la variation des photorésistances une variation de tension :
Plus la résistance de la
r2 r1
photorésistance est grande
plus la tension de sortie est
grande.
Pour que ces
résistances n’aient
aucune influence sur la u2
suite du montage on u1
ajoute deux suiveurs.

21. II) Soustraire ces tensions :
Us = U1 – U2
Nous avons ainsi une tension Us.
- Si elle est positive il faut tourner du côté de la
photorésistance R1.
- Si elle est négative il faut tourner du coté de R2.

22. 5.Orienter la maquette en conséquence
I- Le montage autour du NE555
A) L’intégrateur:
En prenant R = 1 k Ω
Et C = 1 mF
On a :
L’intégrateur nous permet de transformer la tension de différence en tension
continue située entre 0 et +15 volts.

23. B) Le NE555

24. II. Schéma du circuit final :
Vers le
servomoteur

25. 7.Résultats et discussions
Démonstration de la maquette
– Ensoleillement réel
– Ensoleillement artificiel (baladeuse)

26. Importance de l’ensoleillement:
Cas des plaques
mobiles, améliorations
théoriques :
Pour p=1, on a un
ensoleillement
proportionnel à sin(a)
Ensoleillement reçu selon l'angle des rayons avec
l'horizontale.
1.2
1
Ensoleillement
0.8
0.6
courbe expérimentale
0.4
calcul théorique
0.2
0
0 50 100 150 200
Angle en degrés

27. Améliorations expérimentales en intérieur
Tension en fonction de l'angle que fait
la baladeuse avec le sol
1.2
1
Tension (en V)
0.8
0.6
Plaque fixée
0.4
Plaque mobile
0.2
0 Intensité en fonction de l'angle que fait
0 50 100 150 200
la baladeuse avec le sol.
Angle baladeuse/sol (degrés) 0.45
0.4
0.35
0.3
I (en A)
0.25
0.2
0.15 Plaque fixée
0.1 Plaque mobile
0.05
0
0 50 100 150 200
Angle bladeuse/sol (degrés)

28. Amélioration en puissance (théorique) :
Puissance en fonction de l'angle que fait la baladeuse
avec le sol
0.45
0.4
P=UxI
0.35
0.3
0.25
P (en W)
0.2 Plaque fixe
Plaque mobile
0.15
0.1
0.05
0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Angle baladeuse/sol (degrés)
On peut ainsi mesurer une amélioration en puissance apportée par la maquette de
59.7 %

29. Résultats expérimentaux
Tension a vide en extérieur
2.4
2.2
2
Tension (en V)
1.8
1.6 Uoc(t), à 90° en (V)
Uocmax (t), en (V)
1.4
1.2
1
6 11 16 21
Heure de la journée (en h) Intensité de court circuit en extérieur
0.35
0.3
0.25
Intensité (en A)
0.2 Isc (t), à 90°, en (V)
Iscmax (t), en (V)
0.15
0.1
0.05
0
6 11 16 21
Heure de la journée (en h)

30. Amélioration de la puissance ( en extérieur )
0.7
0.6
0.5
Puissance (en W)
0.4
0.3 P(t) à 90° en (W)
Pmax(t) en (W)
0.2
0.1
0
6 8 10 12 14 16 18 20 22
Heure de la journée (en h)
On mesure une amélioration en puissance de 36.3 % par rapport a une
plaque fixe.

31. Améliorations potentielles :
* Notre maquette consomme beaucoup d’énergie comparée à celle
délivrée par la plaque photovoltaïque.
* Notre maquette est automatisée uniquement sur un axe.
* La plaque peut avoir des difficultés à s'orienter correctement au
lever du soleil.

32. Conclusion