Schéma équivalent d’une chaîne photovoltaïque :

Un convertisseur photovoltaïque est assimilé à une diode comportant trois zones, le front qui reçoit le rayonnement, la zone de déplétion (zone de charge d’espace), et une zone arrière ou de base.
Le schèma équivalent d’un convertisseur photovoltaïque est le suivant :

Avec :
est le rayonnement solaire photonique.
Rsh : Résistance de shunt.
Rs : Résistances modélisant les pertes au niveau des connexions et sur les bords du convertisseur.
R : La résistance de charge.
Caractéristique du convertisseur photovoltaïque :

Cette figure est à Température et une valeur du rayonnement solaire fixes.
Il existe un point de fonctionnement optimal (mpp) pour lequel la puissance est maximale. On appelle Umpp et Jmpp la tension et la densité de courant correspondante. Le rendement optimal est défini comme le rapport de la densité de puissance électrique (optimale) et du rayonnement :

mpp = Umpp.Jmpp / mpp

Lois physiques et modèle :

D’un point de vue technologique, l’unité de production est la cellule photovoltaïque.

Typiquement celle-ci présente à ses bornes une tension de l’ordre de 0.5V et délivre un courant voisin de 3A pour une surface de 120cm2. Ces cellules sont ensuite montées en série ou en parallèle dans des modules afin de constituer une source de tension et de puissance donnée.

L’ensemble complet constitué par un ou plusieurs modules, par les dispositifs de contrôle, de régulation et de raccordement forme un système (panneaux solaires).

I = J x S = ( Jph- J Rsh - Jd ).S = Iph- IRsh - Id

Le courant photonique Iph correspond en première approximation au courant de court-circuit Icc et dépend de l’éclairement et de la température de la cellule Tc. Sa valeur, mesurée dans des conditions de référence (ref = 1kW/m2 et TCref = 20°C), est une caractéristique intrinsèque de la cellule, elle est notée ICCref. Un coefficient de courant a traduit la sensibilité aux variations de température.