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Bonjour à tous !

Après de nombreuses recherches, ou bien je suis mauvaise, je n'ai pas réussi à trouver d'explications précises et complètes sur le fonctionnement d'une diode by-pass. J'ai pu comprendre que celle-ci permettait d'éviter le phénomène de hot-spot ou tout simplement isoler le réseau de cellules en série avec lequel elle est montée en parallèle si une des cellules fonctionne mal. Donc très bien pour son rôle mais... ça se passe comment ? Quand devient elle passante ? Pourquoi le courant passe préférentiellement par la diode ?
Au début je pensais que c'était en rapport avec la tension de seuil, mais je me suis vite rendue compte que ça ne collait pas, qu'il était plutôt question de tension inverse mais c'est très flou pour moi... Est-ce que quelqu'un peut m'expliquer (avec une mise en situation si possible ) SVP ?
Et du coup, comment dimensionne-t-on la diode ?

Aussi, s'il est préférable de faire des sous-réseaux protégés par des diodes pour éviter au maximum que des cellules "faibles" impactent la production des autres, pourquoi est-ce que le nombre de diodes dans un panneau est en général limité à 5 ou 6 ? Est-ce par souci technique ou de coût... ?

J'espère que vous pourrez m'aider,
désolée si ces questions vous semblent évidentes, je ne suis pas très familière avec tout cela !

Merci d'avance.
Jayk

Hello et bienvenue,

C'est un peu comme si un barrage déborde lors d'un trop plein d'eau, parce que l'on n'a pas prévu de voie d'évacuation? (Pour faire simple, mais là ce sont plusieurs barrages mis en cascade/s).

Electriquement, la plus courte réponse à la question est un phénomène d'accroissement de la puissance (watts), qui fait que lorsque 2 cellules de même voltage sont mises en série, elles produisent 4x plus de watts/puissance que si on mesurait la sortie de chaque cellule individuellement https://youtu.be/4imVOP_i_LI?t=3m20s Mais cela fait aussi 4x plus d'em.... quand il s'agit de "gérer du courant inutilisé".... Donc dans un panneau solaire, si on masque un élément ça provoque un effet aspirateur dans une boucle qui crée une surcharge sur les cellules avoisinantes. Pourquoi ? Parce que si un circuit en série est coupé, le courant ne peut plus circuler et être dissipé dans les "consommateurs électriques" qui y sont connectés, il va donc chercher une "issue" que j'explique un peu schématiquement comme suit:

— si dans un circuit en série d'une lampe de poche, l'une des 3 batteries est morte, le courant ne circule plus et la lampe s'éteint, mais le courant [résiduel des 2 autres batteries] reste confiné dans les batteries encore "en vie") et ça s'arrête là.

— si dans un circuit en série d'un panneau solaire, l'une des cellules ne produit plus rien, elle fait comme dans la lampe de poche, elle interrompt le circuit, sauf que là le courant produit par les autres n'est pas dissipé (ni stocké, comme dans le cas de batteries) et donc il va chercher une "issue" de dissipation qu'il ne trouvera pas dans le "circuit naturellement prévu" puisque le circuit est coupé, et donc le courant cherchera à circuler ailleurs en fonction du chemin qu'il trouvera "le plus court", et donc comme il ne trouvera pas de consommateurs ni la Terre, il va remonter dans le circuit par l'un des pôles encore disponible d'une cellule (l'autre étant momentanément à zéro Volt.) ce qui provoquera éventuellement un renversement de phase ou du courant positif remontant dans le fil du négatif (puisque la masse n'existe plus => circuit coupé => "je suis là mais où vais-je aller...") et donc la diode bypass est là pour empêcher le courant de tourner en boucle (ou quelque chose) et éviter de tout faire claquer puisqu'on l'a vu plus haut, des cellules connectées en série produisent une grosse puissance qui n'est pas dissipée et...cata dans la boucle...

C'est même pire encore, puisque le courant va tourner en rond dans chaque cellules livrée à elle-même et il va s'accroître sans être dissipé par le courant arrivant à l'envers d'autres cellules produisant éventuellement un courant lui aussi inverse.... Un peu comme un barrage avec des turbines produisant de l'électricité, si la flotte arrive constamment et la turbine est bouchée, le barrage va déborder.

J'ai compris ça un peu comme ça en voyant la vidéo (mais je peux me tromper).

PS: j'aime particulièrement bien l'exemple du montage de diode bypass dans le schéma ci-dessous, qui complète bien la compréhension de la vidéo (avec le grisé de la diode lorsqu'elle n'est pas active et en rouge lorsqu'une cellule masquée par une ombre ou un nuage l'active) j'y rajouterais même un fusible au cas où la diode claquerait...



Source: http://www.sigma-tec.fr/textes/texte_panneau.html évidemment le b_a ba serait d'avoir des panneaux dont le dos serait démontable pour le remplacement éventuel de composants...

Bonjour,
Je vais essayer d'être clair
Exemple un panneau de 40 cellules de 3 W chacune, en série.
Avec un bon éclairage, on obtient 120 W / 20 V

Une cellule ombragée ne produit plus ... c'est d'abord un circuit ouvert.
Le raccordement à l'utilisation peut s'assimiler à un interrupteur.
De ce fait, on retrouve aux bornes de cette cellule une tension inverse qui serait au maximum de 19.5 V.
Dans ces conditions, elle se comporte comme une diode en sens passant.
Elle passe en mode récepteur et dissipe le courant qui la traverse en chaleur.

• Sans diode by-pass,
  Si la puissance dissipée est de 1 W, toutes les autres cellules, traversées par le même courant ne vont débiter que 1 W également.
  Au total le panneau ne fournira plus que 38 W avec risque de détruire la cellule ombragée.
  
• On ajoute 2 diodes by-pass comme sur la figure jointe.
  On voit que l'anode de la diode de gauche a une tension plus élevée que sa cathode.
  Elle est donc passante et court-circuite les cellules de gauche.
  La diode de droite n'est pas passante.
  Les cellules de droite peuvent fournir toute leur puissance, donc 60 W et plus de risque de destruction de cellule.

C'est aussi pour ça qu'il n'est pas (économiquement) nécessaire de mettre une diode par cellule.

J'ai seulement ajouté les tensions sur la figure trouvée ici http://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=16696

Bonjour Obamot et Izentrop,
Je vous remercie beaucoup pour vos explications très bien faites, j'y vois beaucoup plus clair !

Juste une petite question pour l'exemple d'Izentrop concernant le panneau de 120W/20V, donc 0.5V par cellule :
J'ai cru comprendre qu'une cellule qui produit un courant quasi nul voit sa tension tendre vers Voc, qui est supérieure à Vmpp, et qu'elle impose son courant aux autres cellules en série, donc la tension inverse à ses bornes peut même dépasser 19.5V ??

Concernant le choix de diode, pour qu'elle ne claque pas, comme l'a mentionné Obamot, quels paramètres faut-il regarder ?
Aussi, je suppose que si elle devient passante, elle ne peut pas conduire éternellement ? Faut-il prévoir de la changer régulièrement alors ? (par exemple dans un panneau que j'achète prêt à servir)

Merci !

Bonjour,
Oui en effet je me suis un peu avancé pour les 19.5 V, ça dépends aussi de la puissance reçue par le soleil qui varie beaucoup suivant l'heure et le lieu et de la résistance interne de la charge qui n'est pas vraiment un court circuit.
Je ne comprends pas l'anglais parlé, mais il me semble qu'ils représentent la charge par une résistance de 1 ou 2 ohms, dans la vidéo.

On utilise en général des diodes schottky. Grace à leur faible tension de déchet, ils perdent peu de puissance. Elles ont une plus grande durée de vie que les cellules. Si elles sont bien dimensionnée, il n'y a pas lieu de les remplacer.
En principe, c'est une sécurité, elles ne vont conduire qu'en cas d'ombre partielle.
Les diodes schottky 30 A sont courantes et pas cher.

C'est quoi Voc et Vmpp ?

Moi non plus je n'ai pas tout compris aux posts d'Izentrop

Une diode ça ne claque pas comme ça pour rien. Pour mieux comprendre, chaque cellule photovoltaique est un semi-conducteur avec pôle (+) et (-) ce sont donc (en elles-mêmes) AUSSI des "diodes" — et ça dure bien 30 ou 40 ans voire beaucoup plus (j'ai une machine à calculer solaire qui date de plus de quarante ans) — c'est pourquoi je disais qu'il vaudrait mieux des panneaux démontables (quoi qu'avec un Dremel on ouvre à peu près tout ce que l'on veut: voire alors la garantie) Quant au calcul, il vaudrait bien, au plan de l'électronique, prendre ça en compte dans le raisonnement! (circuit à 2 diodes et autres composants avec différentes façon de les brancher, selon ces façons le résultat des calculs sera différent: et la question initiale du fil n'était pas ce calcul, ça pourrait nous entrainer loin...)

Parce qu'entre nous, il vaut mieux ne PAS monter des panneaux soi-même (donc les acheter tout faits avec diode bypass shottky déjà montées d'origine dans le circuit), c'est beaucoup, beaucoup mieux...et sûrement moins cher! L'assemplage des "wafers" découpés est une technique de haut vol, il est ensuite impératif de mettre un film UV de bonne facture sinon les U.V. vont détruire les cellules (ou au minimum faire énormément chuter leur rendement), puis de sceller l'ensemble en un sandwich hermétique / étanche (précisément la longue durée de vie des composants en dépend). En outre les cellules doivent être soudées entre elles ce qui est un travail de labo et de spécialiste amha. Le coût de l'équipement nécessaire pour obtenir un ensemble au top des performances (sur une durée de vie avec un objectif de 1/2 siècle avec des pertes de rendement ne dépassant pas -20% en fin de vie), coûterait bien plus cher que les panneaux en eux-mêmes, ce qui impliquerait de se lancer alors dans une production industrielle pour amortir le tout!

Et ça ne servira bientôt plus à rien de le faire, pour réaliser des économies sur du court termes (par exemple avec des cellules mono à haut rendement mais qui coûtent un bras et qu'on montait soi-même pour que cela soit mieux rentable) car les panneaux PV silicium à env. 22% de rendement à bas coûts vont bientôt débarquer sur les marchés en masse, Panasonic est sur les rangs, Elon Musk aussi (Tesla) avec sa nouvelle usine "SolarCity" qui devrait ouvrir cette année https://fr.wikipedia.org/wiki/SolarCity#Fabrication pour concurrencer les chinois qui oar effet boule de neige devront s'y mettre aussi.

izentrop a écrit :C'est quoi Voc et Vmpp ?

Tension en circuit ouvert (à vide, donc) et tension à la puissance maximale.

Obamot a écrit : ça dure bien 30 ou 40 ans voire beaucoup plus (j'ai une machine à calculer solaire qui date de plus de quarante ans)

Ouais, bon ! elle n'est pas tout le temps dehors ta calculatrice.
Et puis pour qu'il y ait risque de hot spot, il faut pas mal de cellules en série http://www.oravia-energy.com/fr/le-contexte.cfm

Merci Gaston,
C'est donc Vmpp qu'il faut prendre en compte, puisque que c'est en charge que se produit le "hot spot".

moi-même a écrit :Sans diode by-pass,
Si la puissance dissipée est de 1 W, toutes les autres cellules, traversées par le même courant ne vont débiter que 1 W également.
Au total le panneau ne fournira plus que 38 W avec risque de détruire la cellule ombragée.

Là, j'ai fait erreur parce que si les cellules éclairée produisent 1 W, le circuit est parcouru par un courant de 2 A, mais la cellule ombragée dissipe 19.5 X 2 = 39 W d'ou surchauffe

Mais j'ai jamais dit le contraire, il FAUT des diodes bypass shottky, nécessairement...

Obligatoirement ! Impérativement...

Si (et seulement si) les conditions données plus haut sont réunies. alors oui, des panneaux peuvent fonctionner longtemps... ce qui se désagrègera avant (après quelques décennies) ce seront les points faibles d'abord (colles, joints, plastiques pouvant devenir cassants comme du verre, "résistance à la fatigue" des matériaux ayant atteint leur limite de seuil/élasticité, notamment suite aux efforts de dilatation/rétractation subits au quotidien etc) mais les cellules elles-mêmes tiennent bon plus longtemps, c'est de la silice, du sable, du verre en fait... De toute façon celles qui tiendront quelques décennies seront tellement obsolètes avant même dix ou quinze ans (arrivée des C-PV à 48% de rendement brut) que ça ne vaudra même pas la peine de verser la moindre petite larme tssss... j'ai dit non !