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Effet de la température sur la cellule photovoltaïque

Le deuxième paramètre qui influence le profil de la caractéristique courant-tension d’une cellule photovoltaïque est la température de la cellule. Une cellule photovoltaïque convertit une énergie radiative (rayonnement) en énergie électrique avec un rendement compris en 5 % et 20 % selon la technologie. Le reste du rayonnement est convertit en grande partie sous forme de chaleur, la fraction résiduelle étant réfléchie. Ainsi, une cellule photovoltaïque mal ventilée voit sa température monter très rapidement.



On observe que la température de la cellule photovoltaïque induit un effet notable sur la tension de celle-ci. Par contre, l’effet de la température sur le courant de la cellule photovoltaïque est négligeable.

Il apparaît que plus la température de la cellule augmente, plus la tension à vide de celle-ci diminue. La puissance de la cellule étant égale au produit du courant et de la tension, la même règle s’applique sur la puissance : plus la température de la cellule augmente, plus la puissance de celle-ci diminue.

Les cellules photovoltaïques étant destinées à fonctionner à l’extérieur, elles seront soumises à la fois au froid intense du petit matin d’hiver et aux fortes chaleurs d’été. Il est ainsi indispensable de connaître leurs propriétés électriques sur une large gamme de température. En France, on considérera des températures allant de -10 °C à 70 °C. On obtient des caractéristiques courant-tension ainsi qu’illustrée ci-dessous :

Caractéristiques courant-tension d'une cellule photovoltaïque, en fonction de sa température
Caractéristiques courant-tension d'une cellule photovoltaïque, en fonction de sa température


En moyenne, la tension à vide d’une cellule photovoltaïque diminue de 2 mV lorsque la température de la cellule augmente d’un degré Celsius (peut varier d’un fabricant à l’autre), soit une baisse de tension de 0.3 % / °C. C’est ce qu’on appelle le coefficient de température lié à la tension, qu’on notera dans toute la suite de cet ouvrage KT(U). Ce coefficient de température dépend notamment de la nature de la cellule (cristallin, amorphe, etc…).

Quant au courant, il augmente en moyenne de 2 mA lorsque la température augmente d’un degré Celsius, soit une augmentation de courant de l’ordre de 0.04 %/°C ce qui reste négligeable. C’est ce qu’on appelle le coefficient de température lié au courant, qu’on notera KT(I).

De même, on définit un coefficient de température lié à la puissance, qu’on notera KT(P) compris entre 0.4%/°C et 0.5%/°C.

Coefficients de température


Les coefficients de température sont indiqués par les fabricants, sur les fiches techniques. => KT(U) : Coefficient de température de la tension d’une cellule photovoltaïque, indique comment varie la tension d’une cellule lorsque sa température augmente de 1°C. => KT(I) : Coefficient de température du courant d’une cellule photovoltaïque, indique comment varie le courant d’une cellule lorsque sa température augmente de 1°C. => KT(P) : Coefficient de température de la puissance d’une cellule photovoltaïque, indique comment varie le courant d’une cellule lorsque sa température augmente de 1°C.