Figure 1 : Sensibilité des cellules solaires photovoltaïques.Comparaison des cellules photovoltaïques
La caractérisation des cellules photovoltaïques implique que l’on mesure les relations entre courant et tension dans des conditions d’éclairement et de température standard. Les facteur de réflexion de la surface, pièges profonds, diffusion des porteurs de charge, structure et bordures cristallines, profondeur et température du type de jonction, absorption et diffusion optiques, résistances série et shunt (ou parallèle) et dégradation photonique constituent autant de facteurs exerçant une influence sur l’efficacité. La courbe de sensibilité spectrale prend en compte bon nombre de ces effets fondamentaux, mais devrait pour être complète intégrer la température et le niveau d’intensité ainsi que les autres conditions dans lesquelles sont réalisées les mesures. Par exemple, la vitesse de balayage de la tension, ainsi que la direction et la résistivité de contact, influencent également les mesures courant – tension. La durée des impulsions du simulateur est importante pour certaines cellules à hétérojonction et électrochimiques.
L’efficacité de la conversion photovoltaïqueh constitue la mesure comparative la plus importante pour un appareil photovoltaïque. Elle est définie comme étant la puissance maximale produite par l’appareil photovoltaïque divisée par la puissance lumineuse incidente dans des conditions de lumière standard . Nos simulateurs fournissent des conditions de lumière d'excellente répétabilité.
Où :
Pout = densité de la puissance de sortie produite par l’appareil
P = densité de puissance incidente
Voc = tension du circuit ouvert
Jsc = courant de court- circuit
FF = facteur de remplissage
On considère dans ces définitions que l’éclairement est réalisé avec un rayonnement standard.
Conditions de lumière standard
La performance réelle de tout convertisseur d’énergie solaire soumis à un rayonnement dépend de l’intensité et du spectre de la lumière incidente. La densité du courant de court-circuit, Jsc, est particulièrement sensible à la distribution spectrale de la source. L'influence de la non correspondance spectral dépend de la courbe de sensibilité de réponse de l’appareil, Spv(l), ainsi que des différences existant entre le spectre simulé, Esim(l), et le spectre standard, Estd(l).
Les différences spectrales aux longueurs d’ondes auxquelles la sensibilité de réponse est faible sont moins significatives.
Les spectres standard AM 1,5 Direct et AM 1,5 Global constituent les normes américaines pour les applications d’énergie solaire (ASTM E948). La norme CEI IEC 904-3 fournit une norme AM 1,5 internationale pour les cellules photovoltaïques en Silicium coïncidant avec les données ASTM 1,5 Global. Les spectres solaires terrestres réels différant des conditions standard, les mesures prises en extérieur, si fondamentalement importantes soient-elles, ne peuvent servir de base de comparaison répétitive. Même en réalisant les mesures sur un site unique et sur quelques jours de temps clair, l’efficacité mesurée comme ratio de la sortie de puissance à l’entrée de puissance totale connaîtra des variations dues aux modifications spectrales intervenant au cours de la journée. Ces variations spectrales peuvent entraîner des modifications d’efficacité apparentes pouvant atteindre 20% pour les photovoltaïques conventionnelles (la valeur réelle dépendant grandement de la courbe de sensibilité de réponse correspondant à l’appareil), et qui viennent s’ajouter aux modifications attendues de la puissance de sortie dues à l’angle solaire zénithal et aux conditions environnementales.
Pourquoi les simulateurs solaires Oriel sont-ils plébiscités pour les essais photovoltaïques
Les simulateurs à arc Xénon sont connus pour fournir la meilleure correspondance aux conditions de lumière standard. Les simulateurs Oriel ont été utilisés au cours de certains des premiers travaux de développement de cellules photovoltaïques destinées aux engins spatiaux, et nous n’avons cessé de les améliorer jusqu’à offrir à ce jour des systèmes de classe A certifiés IEC-904-9.
La température de couleur élevée des arcs au Xénon est particulièrement importante pour les appareils possédant une sensibilité de réponse dans le bleu. L’arc brillant et de petite dimension permet d’obtenir la collimation requise aux fins des essais. Nos homogénéisateurs de faisceaux assurent l’uniformité du faisceau de sortie sur l’intégralité de la zone d'impact du faisceau, ce qui est important pour permettre des essais crédibles de toute cellule photovoltaïque. Nos sources d’alimentation électrique résolvent la plupart des problèmes liés à la stabilité de la sortie ; la dérivation du faisceau est minimisée. Les contrôleurs d’intensité lumineuse Oriel proposés en option permettent en outre de réduire encore plus les variations temporelles.