Caractérisation I-V d'une cellule solaire silicium Compte rendu de TP n°1 (original) (raw)
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Résumé -L'optimisation du rendement de conversion des cellules photovoltaïques est basée sur la compréhension et le développement du concept du dispositif. Toutefois, il existe des outils de caractérisation permettant de comprendre non seulement le fonctionnement des cellules mais aussi et surtout maîtriser les paramètres limitatifs des performances de celles-ci. Notre travail présenté porte sur l'étude des performances des cellules solaires et sur l'analyse d'une méthode numérique permettant l'extraction des paramètres des modèles de la caractéristique courant-tension d'une cellule solaire. Pour un fonctionnement donné, l'étude du rendement de conversion d'énergie maximale M η une cellule solaire nécessite un modèle analytique complet de son fonctionnement. Le modèle à une exponentielle prévoit une augmentation de V co , dès que le facteur de qualité augmente ou le courant de saturation diminue. Ceci mène à des grandes valeurs de V co incompatibles a...
La réalisation de l"émetteur d"une cellule solaire au silicium est une étape très importante et critique dans le procédé de fabrication des photopiles en silicium. En effet, la concentration en surface du phosphore ou du bore et la profondeur de la jonction déterminent le rendement de conversion photovoltaïque des cellules solaires au silicium. Plusieurs techniques sont utilisées pour la réalisation des émetteurs n+p et n + pp + parmi lesquelles la diffusion en phase vapeur, l"implantation ionique et la diffusion à partir de sources solides. Ce travail sera consacré à la réalisation d"émetteurs par diffusion de sources solides que nous avons élaboré par la méthode sol gel associé au spin coating sur silicium polix monocristallins et polycristallins. Les solutions de dopage ont été préparées par la méthode sol gel en utilisant le methyltriethoxysilane « MTEOS » ou le tétraethoxysilane « TEOS » et l"acide phosphorique H 4 PO 3 comme précurseurs par émulsion d"acide phosphorique dans l"isopropanol pour la jonction n + , et l"acide borique H 3 BO 3 ou l"aluminium pour la jonction p + . Cette expérience nous a permis d"étudier les propriétés électriques des émetteurs n+p et n + pp + par la méthode des quatre pointes, les résultats des mesures effectuées ont montré des valeurs de la résistance carrée R comparables aux résultats de la littérature et confirme la diffusion du phosphore et du bore à partir des sources solides de diffusion préparées par sol gel.
L'électricité Photovoltaïque (PV) est obtenue par la transformation directe de la lumière du soleil en électricité, au moyen des cellules Photovoltaïques. Le fonctionnement de ces composants optoélectroniques est souvent décrit par la caractéristique I=f(V), cette dernière dépend de plusieurs paramètres électriques [1-4]. La détermination précise de ces paramètres reste un défi pour les chercheurs, en fait, cette détermination est essentielle pour la simulation, le contrôle de qualité et la mise en oeuvre des dispositifs photovoltaïques répondant à des spécifications bien déterminées [5-7]. Dans le présent travail, une nouvelle méthode numérique d'extraction des paramètres électriques de ces cellules PV pour un modèle à deux diodes (I ph , Is 1 , Is 2 , Rs, R sh , η 1 et η 2) a été développée, celle-ci est basée sur la résolution d'un système d'équations non linéaires obtenues par l'exploitation de la totalité de mesures courant-tension issues directement à parti...
Etude et simulation d'une cellule solaire photovoltaïque à base de silicium polycristallin
— La filière silicium polycristallin en couches minces suscite un intérêt majeur dans l'industrie photovoltaïque puisqu'elle permet une réduction du coût matière. Notre contribution consiste à optimiser les paramètres physiques et technologiques de la cellule à base de silicium polycristallin. Aussi doit-on trouver les meilleures performances de sortie (Icc, Vco, η et FF) de la structure. Ces travaux sont effectués en utilisant le logiciel de simulation numérique des cellules solaires à une dimension : PC-1D.
Etude par simulation numérique d'une cellule solaire en CIGS
Le travail de ce mémoire de master est une étude par simulation numérique des caractéristiques électriques d’une cellule solaire en couches minces et à hétérojonction à base de CIGS. En premier lieu, nous avons simulé deux cellules solaires de structures : ZnO/CdS(n)/CIGS(p)/Mo et ZnO/ZnS (n)/CIGS(p)/Mo en utilisant le logiciel Silvaco Atlas-2D. La cellule solaire avec la couche tampon ZnS donne le meilleur rendement ɳ=23.54% par rapport à la cellule solaire avec la couche tampon en CdS, ɳ=22.60%. En deuxième lieu, nous avons optimisé la cellule solaire en ZnS/CIGS en étudiant l’effet du dopage et de l’épaisseur des couches en ZnS et CIGS. Le rendement optimal obtenu est de 26.82% pour des épaisseurs des couches en ZnS et CIGS de l’ordre de 25 nm et 4 μm respectivement et dopés par des concentrations de l’ordre 6E17 et 1E18 cm-3 respectivement.
2019
L’un des facteurs qui limite l’efficacité des cellules solaires est leur incapacité à absorber les photons de faible énergie. Parmi les nouvelles approches pour réduire ces pertes et améliorer l’efficacité, on utilise ce qu’on appelle les MQW Multiple Quantum Wells à l’intérieur de la région intrinsèque d’une cellule solaire p-i-n de semiconducteur à énergie de bande interdite plus large (barrière). Dans ce travail, nous avons développé un programme de simulation dans MATLAB, afin de déterminer : l’effet de l’introduction de puits quantiques dans la région intrinsèque de la cellule solaire, les hauteurs (via la fraction molaire Al) et les largeurs des puits, ainsi que des technologies (dopage de l’émetteur et de collecteur) sur les paramètres de caractéristiques électriques, les paramètres externes de la cellule et la réponse spectrale. Après notre simulation, on a obtenu des résultats comme suivant : l’insertion des puits de GaAs améliore le rendement de conversion d’une part, et l...
Etude de la métallisation de la face avant des cellules photovoltaïques en silicium
2014
A l'echelle industrielle, la metallisation de la face avant des cellules photovoltaiques est realisee grâce au procede de serigraphie depuis plus de 40 ans. Une pâte a base d'argent est imprimee avant d'etre recuite a haute temperature. La robustesse, la simplicite et la haute cadence de production de ce procede ont largement contribue a son succes. L'etape de metallisation est critique dans la chaine de fabrication des cellules. D'un cote, les proprietes des contacts deposes determinent les performances finales des cellules. D'un autre cote, plus de 7% de la consommation mondiale d'argent sont deja destines a l'industrie photovoltaique. Avec les previsions de croissance exponentielle de ce secteur, la quantite d'argent deposee lors de cette etape devient de plus en plus cruciale car elle regit le cout final des cellules. Elle depend egalement de la qualite des contacts imprimes. Il est donc important d'optimiser le procede de serigraphie pour...
Transfert de chaleur par rayonnement 1-But du TP
Le but du TP est de déterminer :-L'exposant de la loi de Stefan Boltzmann, et la valeur de la constante de Stefan Boltzmann ;-Vérification expérimentale de la loi de stéfan-boltzmann-L'objectif de cette expérience est d'étudier l'intensité du rayonnement électromagnétique émis par un corps en fonction de sa température (loi de Stefan-Boltzmann), 2-Introduction : Le rayonnement thermique est distribué de façon continue sur tout le spectre électromagnétique. Cependant, en fonction de la température du corps émetteur, il se concentre dans une certaine région du spectre. Ainsi, à température ambiante, le rayonnement est important dans l'infrarouge (IR, longueur d'onde λ ≈ 10 μm), communément associé à la production de chaleur. A plus haute température T, le spectre d'émission se déplace vers le visible, comme dans le cas du soleil (T ≈ 5800 K), en commençant par le rouge. Dans une lampe à incandescence, le filament se trouve à une température de 2800 K, émettant seulement une petite partie de son énergie (environ 5%) dans le spectre visible et le reste dans l'IR, raison pour laquelle une telle lampe chauffe plus le milieu ambiant qu'elle n'éclaire. Une lampe halogène opère à plus haute température (3200 K), de sorte que la portion du spectre d'émission comprise dans le domaine du visible est élargie. Par conséquent, une telle lampe ou une résistance (chaude) possède une meilleure efficacité énergétique qu'une lampe à incandescence classique. 3-Rappels théoriques Le rayonnement est un transfert de chaleur entre deux corps, séparés par du vide ou un milieu transparent, par l'intermédiaire d'ondes électromagnétiques. Nous ne considérerons que les corps solides opaques au rayonnement. Pour l'étude du rayonnement, on définit un corps de référence appelé le corps noir dont on peut déterminer les propriétés. La seule propriété qui nous intéressera par la suite est l'émittance M définie comme étant la puissance émise par unité de surface sur toute la gamme de longueur d'ondes (entre 0 et ∞) dans tout le demi-espace supérieur. On démontre que : T : la température absolue du corps considéré (K) ; σ : la constante de Stefan. Les propriétés des corps réels sont définies par rapport à celles du corps noir. On ne considérera par la suite que l'approximation du corps gris diffusant. Dans ce cas, les propriétés du corps réel sont déduites de celles du corps noir par simple multiplication par l'émissivité ε. L'émissivité est un nombre strictement inférieur à 1.