L'irradiance (appelée aussi éclairement énergétique) est la
mesure de la puissance d'un rayonnement électromagnétique
par unité de surface. Elle s'exprime en watts par mètre
carré (W/m²). L'irradiance représente la quantité d'énergie
entrante dans un panneau solaire.
Le soleil émet un rayonnement électromagnétique sur un large
spectre de longueur d'onde λ (nm).
Un photon est un quantum de rayonnement électromagnétique.
Son énergie est donnée par E = h.f et est liée à la
fréquence f et à la longueur d'onde λ du rayonnement par :
Ephoton = h.f = h.c / λ ≈ 1240 / λ(nm) (en eV)
avec :
h = constante de Planck = 4,14.10⁻¹⁵ eV.s
c = vitesse de la lumière = 3.10⁸ m/s
Le silicium possède un gap énergétique (bandgap) :
- Eg ≈ 1,12 eV
- seuil équivalent λg ≈ 1107 nm
1) Photons “trop rouges” (λ > 1107 nm) → perte optique
Si Ephoton < Eg, le photon ne peut pas créer de paire
électron-trou :
pas de courant → énergie perdue (zone rouge).
2) Photons “trop bleus” (λ courte) → perte thermique
(thermalisation)
Si Ephoton > Eg, le photon est absorbé mais le silicium
ne récupère au maximum qu’environ Eg en énergie
électrique. Le surplus devient de la chaleur :
surplus = Ephoton − Eg → chaleur
Même si l’irradiance n’est pas “trop forte”, c’est une
limite physique des cellules au silicium.
3) Part convertie → électricité
La zone verte illustre la part d’énergie “utile” liée à Eg
(conversion).
Irradiance vs spectre
-
Irradiance (W/m²) : énergie totale reçue (aire sous
la courbe spectrale)
- W/m²/nm : répartition par longueur d’onde
-
Le profil “Conditions (E)” varie avec : air mass,
humidité (Pw), aérosols (AOD), part diffuse.
En résumé : trop rouge → pas converti ; trop bleu →
surplus en chaleur ; le reste → électricité.