L’énergie est le moteur de toute activité humaine, le pilier de l’économie moderne. Ses sources se sont diversifiées au cours du temps afin de satisfaire les besoins de plus en plus élevés de l’industrie et des consommateurs. Les pays développés sont passés du bois au charbon, du pétrole aux gaz (des hydrocarbures), à l’hydroélectricité puis au nucléaire.

Cependant, les réserves de combustibles fossiles sont limitées et les problèmes causés à l’environnement par leur utilisation tels que la pollution, le réchauffement climatiques, l’effet de serre etc. La future gestion de l’énergie est désormais une question d’actualité majeure pour de multiples raisons.  Face à l’importante demande en besoins énergétiques mondiaux, plusieurs formes d’énergies renouvelables ont vu le jour ces dernières années, parmi lesquelles l’énergie photovoltaïque. Cette forme d’énergie est une transformation directe de l’énergie solaire en énergie électrique.

Actuellement, deux principales filières permettent l’élaboration des modules et des cellules photovoltaïques: la filière du silicium massif et la filière des matériaux en couches minces. La recherche dans le domaine s’oriente sur deux axes essentiels, qui peuvent sembler opposés : augmenter le rendement des cellules, tout en diminuant les coûts de la production.Le  marché du photovoltaïque a amené de nombreuses équipes de recherche à mettre en place de nouvelles solutions, parmi lesquelles la réalisation de cellules photovoltaïques en couches minces. Plusieurs filières de cellules photovoltaïques en couches minces ont été développées. Parmi celles-ci, les cellules à base du silicium amorphe (a-Si), de Tellurure de Cadmium (CdTe) et de diséléniure d’indium cuivre (CIGS). 

Particulièrement, les cellules photovoltaïques à base de couches minces de silicium cristallin, de par sa stabilité chimique dans le temps et son rendement théorique élevé, s’avère être une solution prometteuse.

Ce support de cours s’adresse aux étudiants Master Energies Renouvelables en Electrotechnique.

Il consiste à donner un aperçu sur l’énergie Photo-Voltaïque (PV), la modélisation des générateurs PVs, leur simulation, leur commande MPPT et leur dimensionnement. En partant des généralités sur l’énergie PV reflétant la présentation des ressources solaires, des cellules PVs et des avantages et des inconvénients de cette énergie, ce document expose à la suite les différents modèles mathématiques des cellules PVs ainsi qu’une simulation d’un parmi eux. La troisième partie de ce document, vise après l’exposition des convertisseurs DC/DC utilisés aux systèmes PVs et leurs modélisations ainsi que leurs simulations, à présenter le principe de la commande MPPT des systèmes PVs en foccussant plus deux techniques très utilisées qui sont la technique perturbation-observation et la technique incrémentation de la conductance.A la suite une dernière partie, touche par l’étude le dimensionnement arithmétique des systèmes PVs d’usage domestique ainsi que le dimensionnement par abaque des systèmes de pompage.