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Facteur de remplissage dans le photovoltaïque

1960
Tests en laboratoire de cellules solaires axés sur la mesure du facteur de remplissage en génie électrique.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Le facteur de remplissage (FF) est un paramètre clé qui détermine la qualité d'une cellule solaire. Il s'agit du rapport entre la puissance maximale qu'une cellule peut produire (Pmax) et la puissance théorique qu'elle fournirait si elle fonctionnait comme une source de tension et de courant idéale (Voc × Isc). Un facteur de remplissage élevé indique des pertes par résistance parasite plus faibles et une courbe I-V plus carrée.

The Fill Factor (FF) is a crucial figure of merit for a solar cell, providing a quick measure of its overall performance and quality, independent of its size or the light intensity. It is defined by the equation: [latex]FF = \frac{P_{max}}{V_{oc} \times I_{sc}} = \frac{V_{mp} \times I_{mp}}{V_{oc} \times I_{sc}}[/latex]. Here, [latex]V_{oc}[/latex] is the open-circuit voltage (the voltage across the cell with no load), and [latex]I_{sc}[/latex] is the short-circuit current (the current through the cell when the terminals are shorted). The product [latex]V_{oc} \times I_{sc}[/latex] represents the theoretical maximum power the cell could deliver if its I-V curve were a perfect rectangle.

En réalité, la courbe I-V est incurvée en raison des caractéristiques de la diode et des résistances parasites. Le point de cette courbe où le produit de la tension et du courant (V × I) est maximal correspond au point de puissance maximale (MPP). La tension et le courant à ce point sont respectivement Vmp et Imp. Le facteur de remplissage (FF) mesure essentiellement la planéité de la courbe I-V. Une cellule idéale aurait un FF de 1 (ou 100 %), mais les valeurs pratiques pour les cellules en silicium commerciales se situent généralement entre 0,75 et 0,85 (75 % à 85 %).

Le facteur de remplissage est très sensible aux résistances parasites série (Rs) et parallèle (Rsh). Une résistance série élevée réduit le courant au point de puissance maximale et atténue la pente de la courbe I-V, ce qui diminue le facteur de remplissage. Une faible résistance parallèle crée un chemin de fuite pour le courant, réduisant Imp et la pente de la courbe I-V au voisinage de Isc, ce qui diminue également le facteur de remplissage. Par conséquent, la surveillance du facteur de remplissage est un moyen efficace de diagnostiquer la dégradation ou les défauts de fabrication des cellules solaires.

UNESCO Nomenclature: 3307
- Génie électrique

Taper

Indicateur de performance

Perturbation

Incrémentale

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • compréhension des caractéristiques courant-tension (iv) des appareils électroniques
  • développement du modèle de circuit équivalent de cellule solaire
  • invention des premières cellules solaires pratiques

Applications

  • contrôle qualité dans la fabrication de panneaux solaires
  • caractérisation de nouveaux matériaux et architectures de cellules solaires
  • diagnostiquer des problèmes de performances tels qu'une résistance série élevée ou une faible résistance shunt
  • comparer les performances de différentes technologies photovoltaïques

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

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En lien avec : facteur de remplissage, cellule solaire, courbe courant-tension, point de puissance maximale, tension en circuit ouvert, courant de court-circuit, résistance parasite, rendement.

Contexte historique

Facteur de remplissage dans le photovoltaïque

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(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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