Les performances des modules photovoltaïques (PV) varient fortement en fonction de leur technologie et du climat de leur site d’installation. Cette thèse a permis de comparer les performances de trois technologies PV différentes (monocristallin, polycristallin et micromorphe) dans cinq zones climatiques de l’Afrique de l’Ouest : saharienne, sahélienne, soudano-sahélienne, soudanienne et guinéenne. La comparaison s’est faite autour de deux principales thématiques : le ratio de performance et l’influence de la salissure. Un dispositif expérimental, « banc I-V », a été installé à cet effet en zone soudano-sahélienne. Deux approches de modélisation ont été développées puis validées expérimentalement avec les mesures du banc I-V. La première approche nommée LM, est basée sur les modèles électriques et la seconde sur les réseaux de neurones de type perceptron (PMC). Les modèles PMCs conçus ont permis d’estimer les ratios de performance des modules, avec des erreurs quadratiques moyennes RMSE inférieures à 0,02. Ces erreurs sont de 3 à 6 fois inférieures à celle obtenue avec l’approche LM. Les réseaux PMC ont été utilisés par la suite pour simuler les ratios de performance des modules et comparer les technologies PV dans toutes les cinq zones climatiques. L’étude a révélé une meilleure performance des modules micromorphes dans toutes les zones climatiques. On peut retenir globalement pour toute la région ouest africaine, une baisse maximale du rendement des modules de l’ordre de 20 %. En zone soudano-sahélienne, l’étude de l’influence de la poussière sur les technologies PV a montré que lorsque les modules restent sans nettoyage sur toute l’année, les chutes de puissances atteignent 40 % pour les modules cristallins et 65 % pour les micromorphes. Il a également été montré en zone soudano-sahélienne, que les modules PV peuvent rester sans nettoyage en période pluvieuse. En période sèche, les modules cristallins devront être nettoyés une fois par semaine et les micromorphes toutes les trois semaines.

Abstract : The performances of photovoltaic (PV) modules highly depend on their technology and the climatic condition of the site where they are installed. This thesis aims to compare the performance of three different PV technologies (monocrystalline silicon, polycrystalline silicon and micromorph) in five climatic zones of West Africa namely Saharian, Sahelian, Sudano-Sahelian, Sudanian and Guinean. The comparison is performed through two main themes: the performance ratio and the influence of dirt. An experimental device “I-V bench” has been installed for this purpose in the Sudano-Sahelian zone. Two modeling approaches have been developed and experimentally validated with measurements from the I-V bench. The first approach named LM, is based on electrical models and the second one, on the perceptron multilayer networks (PMC). The calculation based on PMC models we proposed gives module performance ratios, with a mean square error RMSE less than 0.02. This accuracy is 3 to 6 times better than that obtained with the LM approach. The PMC networks were subsequently used to simulate the performance ratios and compare PV technologies in the five climatic zones. The study showed a better performance of micromorph modules in all climatic zones. Roughly, one can assume for the entire West African region, a maximum drop for module efficiencies of about 20 %. In Sudano-Sahelian zone, the study of soiling influence on PV technologies has shown that when the modules are not cleaned throughout the year, the power drop should be around 40 % for crystalline modules and 65 % for micromorph. It was also shown in the Sudano-Sahelian zone that the PV modules can remain without any cleaning during the rainy season. In dry periods, the crystalline modules should be cleaned once a week and the micromorph, every three weeks.

Les performances des modules photovoltaïques (PV) varient fortement en fonction de leur technologie et du climat de leur site d’installation. Cette thèse a permis de comparer les performances de trois technologies PV différentes (monocristallin, polycristallin et micromorphe) dans cinq zones climatiques de l’Afrique de l’Ouest : saharienne, sahélienne, soudano-sahélienne, soudanienne et guinéenne. La comparaison s’est faite autour de deux principales thématiques : le ratio de performance et l’influence de la salissure. Un dispositif expérimental, « banc I-V », a été installé à cet effet en zone soudano-sahélienne. Deux approches de modélisation ont été développées puis validées expérimentalement avec les mesures du banc I-V. La première approche nommée LM, est basée sur les modèles électriques et la seconde sur les réseaux de neurones de type perceptron (PMC). Les modèles PMCs conçus ont permis d’estimer les ratios de performance des modules, avec des erreurs quadratiques moyennes RMSE inférieures à 0,02. Ces erreurs sont de 3 à 6 fois inférieures à celle obtenue avec l’approche LM. Les réseaux PMC ont été utilisés par la suite pour simuler les ratios de performance des modules et comparer les technologies PV dans toutes les cinq zones climatiques. L’étude a révélé une meilleure performance des modules micromorphes dans toutes les zones climatiques. On peut retenir globalement pour toute la région ouest africaine, une baisse maximale du rendement des modules de l’ordre de 20 %. En zone soudano-sahélienne, l’étude de l’influence de la poussière sur les technologies PV a montré que lorsque les modules restent sans nettoyage sur toute l’année, les chutes de puissances atteignent 40 % pour les modules cristallins et 65 % pour les micromorphes. Il a également été montré en zone soudano-sahélienne, que les modules PV peuvent rester sans nettoyage en période pluvieuse. En période sèche, les modules cristallins devront être nettoyés une fois par semaine et les micromorphes toutes les trois semaines.

Abstract : The performances of photovoltaic (PV) modules highly depend on their technology and the climatic condition of the site where they are installed. This thesis aims to compare the performance of three different PV technologies (monocrystalline silicon, polycrystalline silicon and micromorph) in five climatic zones of West Africa namely Saharian, Sahelian, Sudano-Sahelian, Sudanian and Guinean. The comparison is performed through two main themes: the performance ratio and the influence of dirt. An experimental device “I-V bench” has been installed for this purpose in the Sudano-Sahelian zone. Two modeling approaches have been developed and experimentally validated with measurements from the I-V bench. The first approach named LM, is based on electrical models and the second one, on the perceptron multilayer networks (PMC). The calculation based on PMC models we proposed gives module performance ratios, with a mean square error RMSE less than 0.02. This accuracy is 3 to 6 times better than that obtained with the LM approach. The PMC networks were subsequently used to simulate the performance ratios and compare PV technologies in the five climatic zones. The study showed a better performance of micromorph modules in all climatic zones. Roughly, one can assume for the entire West African region, a maximum drop for module efficiencies of about 20 %. In Sudano-Sahelian zone, the study of soiling influence on PV technologies has shown that when the modules are not cleaned throughout the year, the power drop should be around 40 % for crystalline modules and 65 % for micromorph. It was also shown in the Sudano-Sahelian zone that the PV modules can remain without any cleaning during the rainy season. In dry periods, the crystalline modules should be cleaned once a week and the micromorph, every three weeks.