Les cellules photovoltaïques en silicium PDF Download
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Author: Nicolas Richet
Publisher: EDP Sciences
ISBN: 9782759818273
Category :
Languages : fr
Pages : 209
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Book Description
L'énergie photovoltaïque est aujourd'hui en plein essor. La part issue des panneaux solaires dans la production d'électricité est de plus en plus importante et connaître le fonctionnement physique et les moyens de production d'une cellule solaire en silicium devient inévitable dans ce domaine. Ce livre présente le mécanisme électronique régissant l'absorption d'un rayon lumineux par le silicium et la propagation du courant créé, en introduisant entièrement la théorie de la jonction p-n. L'auteur décrit dans une deuxième partie les transformations successives d'une plaquette en silicium en cellule solaire. Enfin, dans une troisième partie, les améliorations pour augmenter le rendement des cellules sont exposées et permettent de mieux comprendre comment la filière photovoltaïque se transforme. Destiné à des étudiants, ingénieurs et chercheurs, ce livre permet d'avoir une vue très complète sur les cellules solaires en silicium.
Author: Nicolas Richet
Publisher: EDP Sciences
ISBN: 9782759818273
Category :
Languages : fr
Pages : 209
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Book Description
L'énergie photovoltaïque est aujourd'hui en plein essor. La part issue des panneaux solaires dans la production d'électricité est de plus en plus importante et connaître le fonctionnement physique et les moyens de production d'une cellule solaire en silicium devient inévitable dans ce domaine. Ce livre présente le mécanisme électronique régissant l'absorption d'un rayon lumineux par le silicium et la propagation du courant créé, en introduisant entièrement la théorie de la jonction p-n. L'auteur décrit dans une deuxième partie les transformations successives d'une plaquette en silicium en cellule solaire. Enfin, dans une troisième partie, les améliorations pour augmenter le rendement des cellules sont exposées et permettent de mieux comprendre comment la filière photovoltaïque se transforme. Destiné à des étudiants, ingénieurs et chercheurs, ce livre permet d'avoir une vue très complète sur les cellules solaires en silicium.
Author: Corina Barbos
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
La réduction des recombinaisons aux surfaces des cellules solaires est un enjeu fondamental pour l'industrie photovoltaïque. La passivation des défauts électriques en surface peut être obtenue par la formation de liaisons chimiques ou par l'apport de charges électriques capables de repousser un type de porteurs. Ces effets peuvent être obtenus grâce à des couches minces fonctionnalisées déposées sur les surfaces des matériaux qui constituent les cellules. Dans le cadre de cette thèse nous avons étudié la passivation de surface du silicium par des couches minces d'Al2O3 déposées par ALD. La caractérisation physique, optique, structurale et chimique des couches déposées a été réalisée. Une optimisation du procédé d'élaboration (nettoyage pré dépôt, paramètres de dépôt et de recuit) de couches d'alumine a été nécessaire pour répondre aux exigences de la réduction de recombinaisons de surface et obtenir des résultats de passivation optimisés. Enfin, différentes briques technologiques nécessaires à l'intégration de ces couches dans l'architecture d'une cellule solaire silicium ont été étudiées et développées.
Author: Thibaut Desrues
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 188
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Book Description
Cette thèse explore une nouvelle voie pour améliorer le rendement des cellules solaires à base de silicium cristallin. Cette nouvelle approche utilise la technologie des hétérojonctions a-Si:H / c-Si (Si-HJ) appliquée sur des structures à contacts en face arrière interdigités (IBC). Les dispositifs combinant ces deux technologies (Si-HJ IBC) peuvent théoriquement atteindre des rendements supérieurs à 25 % avec un procédé entièrement à basse température (≤ 200°C). Dans cette étude, les cellules solaires sont fabriquées sur des substrats c-Si de type n de 25 cm2. Les procédés de fabrication utilisés sont potentiellement adaptés à une industrialisation (PECVD, pulvérisation, sérigraphie, LASER, masques métalliques). Des couches a-Si:H ultra-minces (entre 5 et 30 nm) dopées sont utilisées pour réaliser les zones d’émetteur et de BSF en face arrière des cellules solaires. Des matériaux a-Si:H, a-SiNx:H, a-SiCx:H et ITO sont également étudiés pour des applications comme couches de passivation et / ou anti-reflet. Pour fabriquer les cellules Si-HJ IBC, différentes couches sont localisées à l’aide de masques métalliques structurés et alignés mécaniquement. Le plus haut rendement atteint par les dispositifs Si-HJ IBC réalisés atteint ici 12.7%. Il s’agit, à notre connaissance, du meilleur résultat obtenu au niveau mondial par ce genre de structures sur du c-Si de type n. Les performances des dispositifs expérimentaux restent principalement limitées par une faible valeur de FF. Des modélisations 2D des structures Si-HJ IBC montrent que la conception de l’émetteur et de son contact en face arrière peut entraîner des limitations à la fois sur ce FF mais également sur le Jcc. Ces phénomènes peuvent être attribués à une résistance série « distribuée » importante sur les cellules Si-HJ IBC. Différentes perspectives d’amélioration sont proposées, au niveau de la géométrie de la structure principalement. Ces optimisations devraient permettre à la fois une simplification des cellules Si-HJ IBC ainsi que l’augmentation de leur rendement.
Author: MOHAMED. BESSAIS BEN RABHA (BRAHIM.)
Publisher: Omniscriptum
ISBN: 9786131581083
Category :
Languages : fr
Pages : 116
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Book Description
Au cours de ce travail, nous avons utilisé le silicium polycristallin pour la fabrication de cellules photovoltaïques à faible coût. Nous avons étudié aussi l'effet que produit la formation d'une couche de silicium poreux (SP) sur les caractéristiques des cellules PV fabriquées. Le silicium poreux a été élaboré par la méthode d'attaque chimique en phase vapeur (ACPV). Une analyse détaillée du rendement quantique basée sur la décomposition spectrale nous a permis d'extraire les paramètres géométriques et cinétiques de la cellule. Nous avons montré, pour la première fois, qu'on peut produire par ACPV de silicium une poudre blanche (PB) spongieuse non adhérente. La formation de cette poudre a rendu possible de faire des gravures sélectives sur la surface des substrats de silicium Cette technique de gravure nous a ouvert de nouveaux horizons aussi bien dans le micro-usinage du silicium utilisé dans les composants électroniques que dans la réalisation de cellules solaires efficientes.
Author: Anne Labouret
Publisher: Dunod
ISBN: 2100555987
Category : Technology & Engineering
Languages : fr
Pages : 134
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Book Description
L’énergie photovoltaïque, ou électricité produite à partir de la lumière, est une énergie renouvelable qui se développe à pas de géant. Le recours à cette énergie propre et durable est un progrès avéré, en termes d’impact tant sur l’homme que sur notre planète. Grâce à cet ouvrage, apprenez à exploiter et optimiser tout le potentiel de l’énergie solaire photovoltaïque. Enrichie et mise à jour, cette 5e édition présente le fonctionnement de cette technologie et les bases de sa mise en œuvre pratique : l’ensoleillement et la lumière, les cellules solaires et les panneaux photovoltaïques, le stockage de l’énergie, les générateurs autonomes avec stockage, les générateurs raccordés au réseau (toits et centrales photovoltaïques), des montages simples à réaliser à base de cellules et de panneaux solaires. Conçu par une équipe d’ingénieurs et de formateurs spécialistes du domaine, cet ouvrage s’adresse à tous ceux qu’interpelle ou passionne déjà cette énergie qui est appelée à jouer un rôle majeur dans notre paysage énergétique à moyen et long terme.
Author: Djicknoum Diouf
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 150
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Book Description
Les cellules silicium à hétérojonctions et à structure interdigitée en face arrière résultent de la combinaison d'une architecture innovante (structure à contacts arrières) et de la technologie silicium à hétérojonction silicium cristallin (c-Si)/ silicium amorphe hydrogéné (a-Si:H) ayant un potentiel bien au delà de 20 % de rendement. Ce type de cellules possède un réel potentiel pour suivre les deux grandes tendances du marché photovoltaïque pour augmenter la production à savoir la réduction drastique des coûts de fabrication ( 1€/Wc) et l'obtention de hauts rendements ( 20 %). Les recherches effectuées au cours de cette thèse ont consisté à mettre en place un modèle pour simuler et étudier le fonctionnement de ce type de cellules. Pour ce travail, nous avons utilisé le simulateur numérique ATLAS de Silvaco originellement destiné à la communauté de la microélectronique pour étudier le fonctionnement des cellules photovoltaïques silicium à hétérojonctions. Ce travail a permis de mettre en place un modèle permettant d'étudier et de déterminer l'influence des différents paramètres aussi bien électriques que géométriques dans le fonctionnement des cellules interdigitées à hétérojonctions. La passivation de la surface avant de c-Si, la passivation des hétéro-interfaces c-Si/a-Si:H et un substrat c-Si de bonne qualité constituent les paramètres critiques qui peuvent fortement limiter les performances de ce type de cellule. Les performances des cellules réalisées expérimentalement sur substrat c-Si de type n sont caractérisées par un faible facteur de forme qui constitue la limitation actuelle. Les simulations ont permis de déterminer l'origine de cette limitation qui s'explique par l'existence de pertes résistives au niveau du contact métal/Emetteur (a-Si:H(p)). Les pistes d'amélioration du contact métal/Emetteur (a-Si:H(p)) proposées sont l'augmentation du taux de couverture et le choix d'un métal mieux adapté (Palladium par exemple). Ce modèle sera d'un apport certain pour l'optimisation des performances de cette structure innovante.
Author: Maïlys Grau
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Category :
Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Les cellules photovoltaïques en couches minces de silicium cristallin sont des candidates prometteuses pour réduire le prix du watt-crête de l'énergie photovoltaïque, grâce à une très faible utilisation de silicium de haute pureté. Dans notre cas, les couches actives de silicium sont supportées par des substrats, de bas coût et compatibles avec les conditions de haute température nécessaires à une croissance cristalline rapide et de bonne qualité des couches. La société S'TILE développe ces substrats, par frittage à partir de poudres de silicium, et en recristallisant les plaquettes ainsi obtenues. Le but de cette thèse est de valoriser ce substrat pour l'industrie photovoltaïque et de démontrer qu'il est adapté à la fabrication de cellules solaires à bas coût et rendement élevé. Ces travaux utilisent le procédé d'épitaxie de silicium, qui est central pour fabriquer des cellules minces. Ils s'articulent autour de deux axes principaux. Le premier est la fabrication de cellules solaires et leur optimisation sur des substrats de référence monocristallins. Dans ce cadre, de nombreuses voies ont été explorées : l'utilisation de réflecteurs de Bragg en silicium poreux, l'optimisation du dopage de l'émetteur, la formation de gradients de dopage dans la base et l'utilisation de structures à émetteur en face arrière. Ces études ont permis d'évaluer le potentiel de ces différentes voies ; des résultats prometteurs pour l'amélioration du rendement de conversion des cellules sur couches minces ont été obtenus. Le second axe de la thèse est la fabrication de cellules sur les substrats frittés préparés par S'TILE et l'application des moyens développés dans le cadre du premier axe pour améliorer ces cellules. Les rendements encoura-geants obtenus ont ainsi démontré la faisabilité de cellules solaires sur les substrats réalisés par le procédé de frittage à bas coût développé par la société S'TILE.
Author: Romain Champory
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Languages : fr
Pages : 165
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Book Description
Les cellules photovoltaïques en couches minces de silicium cristallin sont des candidates prometteuses pour les développements futurs de l'industrie photovoltaïque, au travers des réductions de coûts attendues et des applications dans les modules souples. Pour devenir compétitive, la filière des couches minces de silicium monocristallin doit se différencier des filières classiques. Elle est donc généralement basée sur l'épitaxie de couches de haute qualité puis sur le transfert de ces couches vers un support mécanique pour terminer la fabrication de la cellule et réutiliser le premier substrat de croissance. Le but de cette thèse est de trouver les associations technologiques qui permettent de réaliser des cellules photovoltaïques en couches minces et ultra-minces de silicium monocristallin à haut-rendement. Les travaux présentés s'articulent selon deux axes principaux : le développement et la maîtrise de procédés technologiques pour la fabrication de cellules solaires en couches minces et l'optimisation des architectures de cellules minces haut-rendement.Dans ce cadre de travail, les développements des techniques de fabrication ont d'abord concerné la mise au point de procédés de transfert de couches minces : une technologie basse température de soudage laser et un soudage par recuit rapide haute température. Afin d'augmenter le rendement de conversion, nous avons développé des structurations de surface utilisant les concepts de la nano-photonique pour améliorer le pouvoir absorbant des couches minces. Avec une lithographie interférentielle à 266 nm et des gravures sèches par RIE et humides par TMAH (Tetramethylammonium Hydroxide), nous pouvons réaliser des cristaux photoniques performants sur des couches épitaxiées de silicium. Finalement, nous avons pu concevoir des architectures optimisées de cellules solaires minces à homo-jonction de silicium et à hétéro-jonction silicium amorphe / silicium cristallin plus performantes électriquement, grâce aux outils de simulation électro-optique. Notre approche théorique nous a aussi conduits à expliciter les phénomènes électriques propres aux couches minces, et à démontrer tout le potentiel des cellules photovoltaïques minces en silicium monocristallin.
Author: Laurent Clerc
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 143
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Book Description
LE SILICIUM MULTICRISTALLIN PREPARE EN CREUSET FROID INDUCTIF EST ACTUELLEMENT L'UN DES MATERIAUX LES PLUS PROMETTEURS POUR LE PRODUCTION A GRANDE ECHELLE DE CELLULES SOLAIRES. EN TROIS ANS, CE MATERIAU DONT LES PROPRIETES ELECTRIQUES ETAIENT TRES MEDIOCRES (LONGUEURS DE DIFFUSION DES PORTEURS MINORITAIRES DE 30 A 35 M) A ATTEINT UNE QUALITE COMPARABLE A CELLE DES PLAQUETTES OBTENUES A PARTIR DES LINGOTS PREPARES PAR CROISSANCE DIRECTIONNELLE (L = 120 A 150 M). CES PROGRES SONT LE RESULTAT DE LA CORRELATION QUI S'EST ETABLIE ENTRE LE LABORATOIRE PREPARANT LES LINGOTS (EPM-MADYLAM-GRENOBLE) ET LES LABORATOIRES CARACTERISANT LES PLAQUETTES, DONT LPDSO-MARSEILLE. LE MATERIAU A AINSI ETE QUALIFIE POUR LA CONVERSION PHOTOVOLTAIQUE ET DES CELLULES SOLAIRES DE 100 CM 2 ONT ATTEINT PLUS DE 13% DE RENDEMENT. TOUTEFOIS CE MATERIAU PRESENTE LA PARTICULARITE D'ETRE TRES SENSIBLE AUX TRAITEMENTS THERMIQUES : LA SIMPLE DIFFUSION DE PHOSPHORE A 850\C PENDANT 20 MIN NECESSAIRE A LA REALISATION DE JONCTIONS N +P SUFFIT A FAIRE CHUTER DE 30 A 40% LES LONGUEURS DE DIFFUSION L. LES CARTOGRAPHIES DE CONTRASTE LBIC, COMME CELLES DE DUREES DE VIE, MONTRENT QUE PENDANT DES TRAITEMENTS THERMIQUES A DES TEMPERATURES SUPERIEURES A 600\C, LES RECOMBINAISONS DEVIENNENT TRES INTENSES, D'ABORD AUX JOINTS DE GRAINS, PUIS AUX DEFAUTS INTRAGRAINS. ON PEUT TOUT DE MEME TIRER PARTI DU MATERIAU EN AMINCISSANT LES PLAQUETTES, EN LES HYDROGENANT EN VOLUME ET EN PASSIVANT LES SURFACES COMME LE CONFIRMENT LES SIMULATIONS NUMERIQUES. UNE TECHNIQUE TRES PROMETTEUSE DE PASSIVATION DE SURFACE SERAIT CELLE QUI UTILISE DES JONCTIONS FLOTTANTES EN FACE ARRIERE, TANDIS QUE L'HYDROGENATION RESULTERAIT DU DEPOT D'UNE COUCHE ANTIREFLECHISSANTE DE SI 3N 4.
Author: KING.. KIS SION
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 173
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Book Description
NOUS AVONS ESSAYE DE REALISER DES CELLULES SOLAIRES EN SILICIUM POLYCRISTALLIN SUR VERRE. POUR CELA, NOUS AVONS TOUT D'ABORD EXAMINE LE DEPOT DE SILICIUM POLYCRISTALLIN A PARTIR DU DISILANE DANS L'ESPOIR DE POUVOIR ACCROITRE LA VITESSE DE DEPOT. AVEC CE GAZ, LE DEPOT N'EST UNIFORME QU'A BASSE TEMPERATURE (450-475 C). MALHEUREUSEMENT, A CES TEMPERATURES, LA VITESSE EST CEPENDANT DU MEME ORDRE DE GRANDEUR QUE CELLE OBTENUE AVEC LE SILANE, CE QUI REDUIT LES ATTRAITS DU DISILANE. ENSUITE, NOUS AVONS OPTIMISE LE DEPOT D'ITO PAR PULVERISATION CATHODIQUE RF MAGNETRON. L'ITO NOUS A SERVI DE CONTACT ELECTRIQUE SUPERIEUR CONDUCTEUR ET TRANSPARENT. DES COUCHES PEU RESISTIVES, D'ENVIRON 0,5 M CM ONT ETE OBTENUES. DIVERSES METHODES DE CARACTERISATION : RAYONS X, MESURES D'EFFET HALL, SUIVI DE LA CRISTALLISATION PAR LA CONDUCTANCE, PHOTOLUMINESCENCE, MESURES DE RESONANCE DE SPIN ELECTRONIQUE, ELLIPSOMETRIE ET MESURES DE PHOTOCOURANT MODULE, ONT ETE UTILISEES POUR DETERMINER LA QUALITE ET LA CRISTALLISATION DE COUCHES EPAISSES ( 1 M) DE SILICIUM POLYCRISTALLIN DEPOSE A PARTIR DU SILANE. AINSI, NOUS AVONS MIS EN EVIDENCE LA MEILLEURE QUALITE DES COUCHES DEPOSEES A UNE PRESSION DE 1000 BAR PAR RAPPORT A CELLES DEPOSEES A DES PRESSIONS INFERIEURES. LA REALISATION DE DIODES P#+IN#+ EN SILICIUM POLYCRISTALLIN A MIS EN EVIDENCE QUE LA GRAVURE D'UN MESA PERMETTAIT D'AUGMENTER LE REDRESSEMENT DE LA DIODE ET QU'UN RECUIT AU-DELA DU TEMPS NECESSAIRE A LA CRISTALLISATION DES COUCHES POUVAIT AVOIR DES CONSEQUENCES BENEFIQUES. NOUS AVONS ABOUTI AUX PARAMETRES SUIVANTS : UN COURANT EQUIVALENT DE COURT-CIRCUIT DE 2 MA/CM#2 ET UNE TENSION DE CIRCUIT OUVERT DE 0,2 V.
