Indice de Métamerisme (MI pour Metamerism Index en anglais)

La méthode CIE N^o 51 présentée dans son Rapport Technique N^o 13.3 permet d’évaluer de manière quantitative la finesse de l’approximation de l’illuminant normalisé D65, et des illuminants recommandés D55 et D75 de la CIE par des simulateurs solaires (Schanda, 1998).

Cette technique repose sur le calcul des coordonnées de chromaticité du simulateur solaire à partir de sa SPD relative déterminée dans le domaine spectral 300 - 700 nm. Ces coordonnées

doivent avoir certaines valeurs permises, qui sont spécifiées en utilisant le système de coordonnées uniforme CIE (u’, v’) 1976. Cette méthode de caractérisation impose que le point représentant le simulateur solaire dans le diagramme de chromaticité CIE (u’, v’) 1976 soit dans un cercle de rayon de 0.015 centré à l’illuminant à représenter (Lam and Xin, 2002). Après la vérification des conditions de validité, la méthode consiste à calculer les Indices de Métamérisme Spéciaux du Visible (entre 400 - 700 nm), noté MIvis et du domaine UV, noté MIuv (entre 300 - 400 nm) qui découlent de la différence des SPDs des illuminants à celles des simulateurs leurs correspondant suivant les équations 4.5 et 4.6 .

MI = ∆E

5 (4.5)

MI = ∆E

3 (4.6)

Le calcul de implique cinq paires de métamères, chacun parfaitement adapté aux illuminants de la CIE. Lorsqu’un simulateur solaire est utilisé, la différence de couleur moyenne sera supérieure à 0 à cause de la différence de sa SPD à celle de l’illuminant de la CIE. Cette valeur moyenne de la différence de couleur donne une indication sur la qualité du simulateur solaire dans le spectre visible.

Pour le calcul de , trois paires métamères virtuels sont utilisés dont chacun est parfaitement adapté aux illuminants standards de la CIE dans la partie UV. De façon similaire au calcul , la valeur moyenne des différences de couleur de ces trois paires est une indication sur la conformité du simulateur solaire à l’illuminant de la CIE pris comme référence dans la partie UV du spectre. L’équation CIELAB ou CIELUV pour le calcul de la différence de couleurs peut être utilisée pour le calcul des différences de couleurs entre les pairs de métamères virtuels dans chaque cas.

Méthode spectrale: Distribution de l’irradiance spectrale 4.4.1.2

La caractérisation d’un simulateur solaire du point de vue spectral pour des applications photovoltaïques repose sur les trois paramètres essentiels déjà abordés à la section 4.3 que sont: le "spectral match", la non-uniformité spatiale et l’instabilité temporelle de l’irradiance spectrale. Ces paramètres sont évalués sur la base des spécifications établies dans les normes d’ASTM, d’IEC et de JIS. Aussi, le rendement d’une cellule solaire est d’autant meilleurs que l’énergie qu’elle absorbe est proche de l’énergie de la bande interdite de son semi-conducteur.

Classification des simulateurs solaires 4.4.2

Les techniques de caractérisation abordées à la section 4.4.1 ont permis de répartir les simulateurs solaires en classes selon leur performance. Sur la base des indices de métamerisme, la méthode N^o 51 de la CIE a été utilisée pour établir une échelle de notation pour catégoriser la qualité d’un simulateur solaire (Lam and Xin, 2002). Le tableau 4.4 donne les différentes catégories de simulateurs solaires établies par cette méthode de caractérisation, la catégorie A correspond au meilleur simulateur solaire par contre la catégorie E correspond au pire. Avec cette méthode, les simulateurs solaires ayant des de catégorie B ou plus et des de catégorie C ou plus sont recommandés dans la comparaison visuelle des couleurs et dans de nombreuses autres applications (Schanda, 1998).

Tableau 4.4 Catégorisation des sources sur la base de l’indice de métamerisme Tiré de Schanda (1998)

Catégorie MI (CIELAB) MI (CIELUV)

A < 0,25 < 0,32

B 0,25 < < 0,5 0,32 < < 0,65 C 0,5 < < 1,0 0,65 < < 1,3

D 1 < < 2,0 1,3 < < 2.6

E > 2,0 > 2.6

Du point de spectral, un simulateur solaire est défini selon le niveau de conformité de son irradiance spectrale à l’irradiance spectrale de référence. Cette méthode permet d’associer à

chacun des critères de performance "spectral match", non-uniformité spatiale et instabilité temporelle de l’irradiance trois classes; Classe A, Classe B et Classe C, traduisant, dans un ordre décroissant, le niveau de performance du simulateur solaire par rapport au critère considéré. Par exemple un simulateur de Classe ABA est de Classe A en "spectral match" de l’irradiance, Classe B en non-uniformité spatiale de l’irradiance et de Classe A en instabilité temporelle de l’irradiance. Un simulateur solaire de Classe A équivaut à un simulateur de Classe AAA (Applied Optix, 2014). Le tableau 4.5 donne les différentes classes associées à un simulateur solaire selon les normes établies par l’ASTM, l’ICE et le JIS.

Tableau 4.5 International standards for solar simulation performance Tiré de Applied Optix (2014)

Performance

La performance d’un simulateur solaire peut dépendre d’autres paramètres tels que la sensibilité du détecteur; le choix d’un matériau de référence pour déterminer l’uniformité spatiale de l’irradiance spectrale est essentiel et ce matériau doit avoir une réponse spectrale appropriée par rapport au simulateur. Les informations sur les dimensions de la zone de

surface test que peut couvrir le simulateur doivent être données par le fabriquant pour aider au bon usage de celui-ci. Une cartographie de l’uniformité spatiale de l’irradiance spectrale doit être associée au simulateur pour assister l’utilisateur dans ses opérations et définir clairement les zones de surface test qui devront être vues par le simulateur sous des classifications différentes. De plus, la classe d’un simulateur solaire standard ne fournit pas des informations sur les erreurs de mesures électriques lors de l’évaluation des performances d’un système photovoltaïque. De telles erreurs dépendent des instruments et des procédures utilisés.

CHAPITRE 5