Le modèle mathématique associé à une cellule se trouve à partir de celui d'une jonction PN. On y ajoute le courant I ph , proportionnel à l'éclairement, ainsi qu'un terme modélisant les phénomènes internes. Le courant I issu de la cellule s'écrit alors :

avec : . I ph  : photocourant, ou courant généré par l'éclairement (A)

. I 0d  : courant de saturation de la diode (A)

. R s  : résistance série (W)

. R sh  : résistance shunt (W)

. k : constante de Boltzmann (k = 1,38.10 -23 )

. q : charge de l'électron (q = 1,602.10 -19 C)

. T : température de la cellule (°K)

On peut déduire de cette expression un schéma équivalent, comme le montre la figure 1  :

Figure 1  : schéma équivalent d'une cellule photovoltaïque

La diode modélise le comportement de la cellule dans l'obscurité. Le générateur de courant modélise le courant I ph généré par un éclairement.

Enfin, les deux résistances modélisent les pertes internes :

. Résistance série R s  : modélise les pertes ohmiques du matériau.

. Résistance shunt R sh  : modélise les courants parasites qui traversent la cellule.

Idéalement, on peut négliger R s et I devant U, puis travailler avec un modèle simplifié :

Comme la résistance shunt est beaucoup plus élevée que la résistance série, on peut encore négliger le courant dévié dans R sh . On obtient :

Le schéma équivalent de la figure 2 correspondant est celui de la cellule idéale :

Figure 2  : schéma équivalent simplifié