Les modules solaires photovoltaïques regroupent des cellules photovoltaïques reliées entre elles en série.

La cellule photovoltaïque
La fabrication d'un module

Les modules sont ensuite reliés électriquement entre eux pour former le "champ photovoltaïque".

Le champ photovoltaïque

Lorsqu'il ne circule aucun courant "I" dans un module, la tension à ses bornes est notée Uoc (tension à circuit ouvert).

Dans le cas inverse -c'est à dire aucune tension à ses bornes- le courant traversant un module est appelé Isc (intensité de court-circuit)

La tension Uoc se mesure aux bornes du module seul, non raccordé à un champ photovoltaïque.

L'intensité Isc se mesure en mettant le module en court-circuit (opération non destructrice).

Le fonctionnement normal d'un module ne se situe jamais à
Isc maxi ou Uoc maxi.

Les cellules étant montées en série dans un module photovoltaïque, une ou plusieurs cellules à l'ombre subissent une surchauffe qui peut entraîner leur destruction.

En effet, une cellule "masquée" voit l'intensité qui la traverse diminuer. De ce fait, elle bloque la circulation de l'intensité "normale" produite par les autres modules. La tension aux bornes de cette cellule "masquée" augmente, d’où apparition d’une surchauffe.

C'est l'effet d'autopolarisation inverse. Une telle cellule est appelée "Hot spot"

Les diodes bypass servent alors à protéger les cellules à l'ombre en dérivant l'intensité "normale" pour l'empêcher de passer dans la cellule "masquée". Un panneau solaire dispose d'une à trois diodes bypass, en fonction de son nombre de cellules (en moyenne 36 cellules pour 3 diodes bypass).

En cas de masque :
1 diode  : 100% du module est en bypass
2 diodes:   50% du module est en bypass
3 diodes:   33% du module est en bypass

Système raccordé réseau

Alors que les diodes bypass sont utilisée à l'intérieur d'un module pour compenser l'effet d'autopolarisation inverse (voir ci-dessus), le même phénomène peut être observé, entre les modules eux-même, lorsque un champ est constitué de modules en strings parallèles.

Les diodes de blocage évitent que le flux de courant soit inversé entre les strings de panneaux reliés en parallèle, quand il y a un masque sur l'un d'entre eux.

Système sur site isolé

Les diodes de blocage empêchent le déchargement de la batterie à travers les panneaux photovoltaïques en l'absence de lumière solaire.

Avant de s'équiper en modules photovoltaïques, il est intéressant de connâitre les conditions géographique d'ensoleillment du lieu concerné. Pour celà, on consulte la carte du gisement solaire [ci contre celle de la France].

Si la tension à vide Uoc ne subit que de faibles variations, le courant de court-circuit Isc quant a lui est lineairement lié à l'ensoleillement. Le point MPP, donc la performance du module dépendent donc fortement de l'ensoleillement Le point MPP

Un module solaire n'est qu'exceptionnellement exactement face au soleil puisque la terre tourne en permanence et que l'inclinaison du soleil par rapport aux modules évolue en permanence.

Au cours d'une journée sans nuage, la production électrique du module varie également en permanence en fonction de la position du soleil et n'est jamais à son maximum sauf au bref passage du plein midi solaire. La production totale en fin de journée est donc une somme de productions partielles.

Par temps couvert, donc en l'absence de soleil, la luminosité ambiante -alors que le soleil est caché- permet quand même une toute petite production électrique, et ces petites productions additionnées finissent par faire des kWh.

Le nombre d'heures d'ensoleillement, en équivalent kWh/kWc/an n'a rien à voir avec le nombre d'heures d'ensoleillement au sens météo.

La tension à vide Uoc d'un module photovoltaïque augmente ou décroît fortement lorsque celui-ci est soumis à des variations de températures ambiantes. L'Isc quant à lui reste plutôt constant face à ces variations.

Les variations de la tension à vide Uoc conditionnent directement la puissance P max du module: la chaleur est donc un paramètre non négligeable dans les calculs et les moyens de mise en oeuvre d'un champ photovoltaïque :

Si on ne maîtrise pas la chaleur directe, due a l'ensoleillement lui-même, on peut tout de même constater qu'un module aura un meilleur rendement en haute montagne que dans un désert de sable.

Quant au module, en cas d'intégration toiture, il est nettement préférable de privilégier des technologies d'intégration laissant une lame d'air libre sous les panneaux, afin de facilier leur refroidissement.

Le point MPP, donc la performance du module dépendent donc fortement de la température.

Le point MPP
Coef de température

Ces influences font partie des caratéristiques électriques des modules, indiquées par le fabriquant :