Introduction Aux Systèmes Photovoltaïques 

 Durant ces dernières années, Le problème de la crise énergétique est de plus en plus ressenti. Les gens sont très préoccupés par l’épuisement des énergies fossiles et les problèmes environnementaux causés par la production d’électricité conventionnelle. Des travaux de recherche significatifs sur les nouvelles sources d’énergie électrique sont en cours dans le monde entier. En conséquence, le coût des sources d’énergie renouvelables telles que l’énergie photovoltaïque (PV) diminue et leur performance s’améliore. Les principales applications des systèmes PV sont : chargeur de batterie, pompage de l’eau, les systèmes d’alimentation pour les maisons et les satellites [5]. Les principaux avantages des systèmes photovoltaïques c’et qui’ils sont propres : robustes et nécessitant très peu de maintenance. L’énergie solaire est capable de satisfaire les besoins énergétiques des zones rurales isolées. Cela correspond parfaitement à la décentralisation de la production d’électricité pour les petites communautés largement dispersées. Deux configurations de charge différentes sont actuellement utilisées pour les systèmes PV. L’une est les systèmes à couplage direct qui sont simples, mais ne fonctionnent pas au point de fonctionnement de puissance maximale du panneau PV en raison de la variation continue du rayonnement solaire. L’autre utilise un étage d’adaptation entre le module PV et la charge avec la commande de poursuite de point de puissance maximale (MPPT) pour maintenir le module PV production de puissance maximale. Ce dernier est la configuration la plus efficace, mais elle nécessite des améliorations pour diminuer les erreurs de poursuite de point de puissance maximale (MPP). De nombreuses méthodes pour suivre le MPP ont été développées et implémentées. Ces méthodes varient en fonction de leur complexité, des capteurs nécessaires, de convergence du temps, du coût et de l’efficacité [6]. Les recherches récentes ont été concentrées sur des nouvelles méthodes telles que la logique floue et les réseaux neuronaux pour obtenir un pas d’incrémentation variable. Ces techniques nécessitent plus de capteurs ce qui rend le système plus chèr. Pour cette raison, ces techniques ont des difficultés dans l’implémentation Chapitre 1. Introduction Aux Systèmes Photovoltaïques 6 et ils ne conviennent pas aux systèmes PV moins chère [7]. Dans cette thèse, les deux méthodes MPPT Perturbation et Observation (P&O) et l’Incrémentation de la Conductance (IncCond) sont utilisées en raison de leurs simplicités de mise en œuvre. Sous un changement rapide de l’irradiation solaire, la performance de ces techniques se dégrade. L’objectif de ce travail est de concevoir une technique MPPT à faible coût et plus efficace. Une modification de ces algorithmes est proposée pour atténuer les réponses inexactes. 1.2 L’effet photovoltaïque En 1839, Le physicien français Edmund Becquerel à découvert que lorsqu’un certains matériaux semi-conducteurs exposé à la lumière convertissent directement l’énergie lumineuse en électricité sans aucun processus intermédiaire. Cette conversion d’énergie est appelée « effet photovoltaïque ». L’effet photovoltaïque se produit dans les cellules solaires. Ces cellules solaires sont composées de deux types de semi-conducteurs un type P et un type N qui sont réunis pour créer une jonction P − N. Dans la collection de ces deux types de jonctions un champ électrique se formé dans la région de la jonction lorsque les électrons se déplacent vers le côté positif P et les trous se déplacent vers le côté négatif N. Ce champ électrique provoque des particules chargées négativement qui se déplacent dans une direction et des particules chargées positivement dans l’autre sens. La lumière est composée de photons, qui sont simplement de petits faisceaux de rayonnement électromagnétique ou d’énergie. Ces photons peuvent être absorbés par une cellule photovoltaïque et les transfère vers un atome du matériau semi-conducteur dans la jonction P − N. Plus précisément, l’énergie est transférée aux électrons dans le matériau. Cela conduit les électrons à passer à un état d’énergie plus élevé connu sous le nom bande de conduction. Cela laisse derrière eux un « trou » dans la bande de valence. Lorsqu’ils ne sont pas excités, les électrons maintiennent le matériau semi-conducteur ensemble en formant des liaisons avec les atomes environnants, et ils ne peuvent donc pas se déplacer. Cependant, dans leur état excité dans la bande de conduction, ces électrons sont  libres de se déplacer dans le matériau. En raison du champ électrique qui existe à la suite de la jonction P − N, les électrons et les trous se déplacent dans la direction opposée comme prévu. Une fois que l’électron se déplace, il y a un « trou » qui reste. Ce trou peut également se déplacer, mais dans la direction opposée. Ce processus qui crée un courant dans la cellule [8] [9]. La structure de la cellule est illustrée dans la Figure.1.1. 

Principe de fonctionnement d’une cellule photovoltaïque

Deux électrodes sont utilisées sur la plaquette : l’électrode avant permettant le passage de rayonnement solaire, se dépose sur la surface supérieure, et l’électrode arrière couvre complètement la face arrière. Pour augmenter la quantité de lumière absorbée, une couche mince de revêtement anti-réfléchissant couvre la cellule PV. Lorsque la cellule PV est soumise à une irradiation, l’effet PV ne se produit que si l’énergie photonique est supérieure ou égale à l’énergie de la bande interdite du semi-conducteur. L’énergie gagnée par les photons génère des paires électron-trou dans les différentes zones de la cellule (zone N, zone P et la jonction). Les photons ayant une énergie inférieure à 1,12 eV ne seront pas Chapitre 1. Introduction Aux Systèmes Photovoltaïques 8 absorbés. De nombreuses paires électron-trou atteignent la jonction P − N, et un champ électrique est créé. La séparation de ces paires a alors lieu [10] : • Dans une couche de type N ou P, des porteurs minoritaires (trous) dans la couche de type N, des électrons dans la couche de type P seront diffusés par l’effet de gradient de concentration. Ils seront ensuite accélérés dans des zones opposées de leur région d’origine par le champ électrique régnant sur la jonction. Ce mouvement donne lieu à un photocourant qui est proportionnelle à l’intensité lumineuse (rayonnement solaire), la température de la cellule, et le processus de fabrication. Sous l’effet de la séparation de charge, la jonction est polarisée dans le sens direct et la barrière de tension est abaissée. La valeur de cette tension dépend du matériau et de la structure de jonction ; elle est égale à 0,6 V pour le silicium. • Dans les jonctions P − N, où les paires de trous d’électron photo-générées sont séparées par le champ électrique, ce qui force ensuite les électrons à se déplacer vers la couche de type N et les trous vers la couche de type P. Les électrodes collectent ces particules et en connectant les électrodes à une charge électrique externe, un courant continu (CC) est établi. 1.4 Modélisation du panneau PV Le système PV se compose de plusieurs éléments, y compris le panneau PV, qui est considéré l’élément le plus important dans ce système. Le panneau PV est constitué de cellules solaires qui peuvent transformer l’irradiation solaire en énergie électrique. En général, la cellule solaire produit une tension comprise entre 0.5 et 0.8 volts, selon la technologie des semi-conducteurs et le matériau utilisé. Une cellule solaire typique se compose d’une jonction P − N formée dans un matériau semi-conducteur est similaire à une diode.