PFE SMP S6: cellule multi-jonction -FSK 15-16
PFE SMP S6: cellule multi-jonction -FSK Kénitra 2015-2016
Université Ibn Tofail
Faculté des Sciences
Département de Physique
Mémoire de Projet de Fin d’Etudes
Filière : SMP
Cellule multi-jonction
Elaboré par:
ISMAIL ELHAMMOUTI
MOHAMMED LABRAHMI
Encadré par:
MOHAMMED AGGOUR
Soutenu le 22 juin devant le Jury :
Dlimi Latifa
Aggour Mohammed
Al Ibrahm El Mehdi
Année Universitaire : 2015 − 2016
Résumé :
Des nouvelles structures de cellules solaires de troisième génération destinées pour des
centrales solaire photovoltaïques et des applications spatiales ont été étudiées. Elles
sont constituées d’un empilement de divers composés III-V. Chacun des es empilement
est optimisé pour absorber une partie du spectre solaire. Il permet donc de capter efficacement une grande partie du spectre solaire et mène à une cellule unique composée en
réalité de plusieurs cellules en série. En termes de puissance, les cellules multi jonctions
ont montré un rendement très important dépassant les 40 pourcentage. Il reste des petits problèmes à résoudre car la puissance maximale fournie par la cellule triple jonction
a diminué de 5.4mW/cm2 en raison de la présence des défauts. Ce qui se traduit par
une perte non négligeable pour une installation photovoltaïques constituées de plusieurs
panneaux solaires, donc avec un nombre important de cellules.
SOMMAIRE
Dedicatory
Remerciements
Abstract
Liste des Figures
1 Les Semi conducteur
1.1 Semiconducteur
1.1.1 Définition d’un semiconducteur
1.1.2 Semiconducteur intrinsèque
1.1.3 Semi-conducteur extrinsèque
1.1.3.1 Semi-conducteurs de type P
1.1.3.2 Semi-conducteurs de type N
2 Cellule Solaire
2.1 La caractéristique I-V d’une cellule photovoltaïque
2.2 Absorption de la lumière
2.2.1 Coefficient d’absorption (α)
2.3 Facteurs de limitation du rendement
2.3.1 Les pertes physiques
2.3.2 Pertes technologiques
2.3.3 Les pertes optiques
2.4 Rendement photovoltaïque
3 Cellules solaire multi jonction
3.1 Introduction
3.2 Les Cellules solaires multi-jonctions
3.2.1 Aper¸cu sur les Cellules solaires multi jonctions
3.2.2 Utilité des cellules multi jonctions
3.2.3 Structure et principe de base des Cellules solaires multi jonctions
3.2.3.1 Structure d’une cellule multi-jonction
3.2.3.2 Principe de base
3.2.4 Modélisation électrique de la cellule triple jonction
Table des matières
3.2.4.1 Model d’une seule diode
3.2.5 Avantages et inconvénients de cette technologie
Liste des Figures
1.1 Représentation schématique des liaisons électroniques pour le semi-conducteur intrinsèque (Si)
1.2 Semi-conducteur intrinsèque. a) Diagramme des bandes d’énergie b) Densités d’états énergétique c) Distributions de Fermi-Dirac d) Densités énergétiques de porteurs (les densités de porteurs n et p correspondent aux surfaces hachurées)
1.3 Représentation schématique des liaisons électroniques pour le semi-conducteur silicium (Si) dopé P par du Bohr (B)
1.4 Semi-conducteur type P. a) Diagramme des bandes d’énergie b) Densités d’états énergétique. c) Distributions de Fermi-Dirac d) Densités énergétiques de porteurs (les densités de porteurs n et p correspondent aux surfaces hachurées)
1.5 Représentation schématique des liaisons électroniques pour le semi-conducteur silicium (Si) dopé N par de le phosphore (P)
1.6 Semi-conducteur dopé N. a) Diagramme des bandes d’énergie b) Densités d’état énergétique c) Distributions de Fermi-Dirac d) Densités énergétiques de porteurs (les densités de porteurs n et p correspondent aux surfaces hachurées). .4) jonction PN
1.7 figure montre que lorsqu’on fusionne un monocristal de type P avec un autre de type N
2.1 le schéma électrique équivalent à la cellule
2.2 Caractéristique I-V sous obscurité et sous éclairement d’une cellule photovoltaïque
2.3 Graphe de la coefficient d’absorption en fonction de la longueur d’onde
2.4 les différents types des photons incidents sur la surface d’un semi conducteur
2.5 le coefficient de performance des trois types de cellules les plus utilisées
2.6 l’influence de la température sur le comportement de la cellule
2.7 Le graphe suivant nous montre l’influence de la température
3.1 Les performances des cellules photovoltaïques en fonction de la technologie
3.2 Fraction du spectre solaire convertie par une cellule triple jonction à base d’InGaP/InGaAs/Ge
3.3 Principe de la cellule multi-jonction
3.4 Cellule photovoltaïque III-V
3.5 Circuit équivalent du model à une seul diode. Cellule photovoltaïque III-V
Introduction générale
L’énergie solaire photovoltaïque est la source d’énergie la plus prometteuse parmi les énergies renouvelables. L’électricité photovoltaïque est une transformation directe de l’énergie du rayonnement solaire en électricité au moyen de cellules solaires photo voltaïques.
Les recherches multiples dans ce domaine s’orientent sur deux axes essentiels, à savoir augmenter le rendement de conversion des cellules tout en diminuant les coûts de pro duction.
Dans ce sens, nous avons effectué une étude sur la nouvelle génération de cellules solaire appelée cellules photovoltaïques à multi-jonction. Pour ce faire, notre travail est divisé en trois chapitres :
Le premier chapitre comporte les différentes notions de base sur les semi conducteur et la jonction PN.
Dans le deuxième chapitre, nous présentons le principe de fonctionnement d’une cellule photovoltaïque, ainsi que ces propriétés.
Dans le troisième nous présentons les cellules solaires à multi jonctions incluant les développements effectués dans ce domaine.
Taille du fichier : 2.99 MB
Nombre de pages : 30
Date de publication : 20/02/2018
id=1113
Université Ibn Tofail
Faculté des Sciences
Département de Physique
Mémoire de Projet de Fin d’Etudes
Filière : SMP
Cellule multi-jonction
Elaboré par:
ISMAIL ELHAMMOUTI
MOHAMMED LABRAHMI
Encadré par:
MOHAMMED AGGOUR
Soutenu le 22 juin devant le Jury :
Dlimi Latifa
Aggour Mohammed
Al Ibrahm El Mehdi
Année Universitaire : 2015 − 2016
Résumé :
Des nouvelles structures de cellules solaires de troisième génération destinées pour des
centrales solaire photovoltaïques et des applications spatiales ont été étudiées. Elles
sont constituées d’un empilement de divers composés III-V. Chacun des es empilement
est optimisé pour absorber une partie du spectre solaire. Il permet donc de capter efficacement une grande partie du spectre solaire et mène à une cellule unique composée en
réalité de plusieurs cellules en série. En termes de puissance, les cellules multi jonctions
ont montré un rendement très important dépassant les 40 pourcentage. Il reste des petits problèmes à résoudre car la puissance maximale fournie par la cellule triple jonction
a diminué de 5.4mW/cm2 en raison de la présence des défauts. Ce qui se traduit par
une perte non négligeable pour une installation photovoltaïques constituées de plusieurs
panneaux solaires, donc avec un nombre important de cellules.
SOMMAIRE
Dedicatory
Remerciements
Abstract
Liste des Figures
1 Les Semi conducteur
1.1 Semiconducteur
1.1.1 Définition d’un semiconducteur
1.1.2 Semiconducteur intrinsèque
1.1.3 Semi-conducteur extrinsèque
1.1.3.1 Semi-conducteurs de type P
1.1.3.2 Semi-conducteurs de type N
2 Cellule Solaire
2.1 La caractéristique I-V d’une cellule photovoltaïque
2.2 Absorption de la lumière
2.2.1 Coefficient d’absorption (α)
2.3 Facteurs de limitation du rendement
2.3.1 Les pertes physiques
2.3.2 Pertes technologiques
2.3.3 Les pertes optiques
2.4 Rendement photovoltaïque
3 Cellules solaire multi jonction
3.1 Introduction
3.2 Les Cellules solaires multi-jonctions
3.2.1 Aper¸cu sur les Cellules solaires multi jonctions
3.2.2 Utilité des cellules multi jonctions
3.2.3 Structure et principe de base des Cellules solaires multi jonctions
3.2.3.1 Structure d’une cellule multi-jonction
3.2.3.2 Principe de base
3.2.4 Modélisation électrique de la cellule triple jonction
Table des matières
3.2.4.1 Model d’une seule diode
3.2.5 Avantages et inconvénients de cette technologie
Liste des Figures
1.1 Représentation schématique des liaisons électroniques pour le semi-conducteur intrinsèque (Si)
1.2 Semi-conducteur intrinsèque. a) Diagramme des bandes d’énergie b) Densités d’états énergétique c) Distributions de Fermi-Dirac d) Densités énergétiques de porteurs (les densités de porteurs n et p correspondent aux surfaces hachurées)
1.3 Représentation schématique des liaisons électroniques pour le semi-conducteur silicium (Si) dopé P par du Bohr (B)
1.4 Semi-conducteur type P. a) Diagramme des bandes d’énergie b) Densités d’états énergétique. c) Distributions de Fermi-Dirac d) Densités énergétiques de porteurs (les densités de porteurs n et p correspondent aux surfaces hachurées)
1.5 Représentation schématique des liaisons électroniques pour le semi-conducteur silicium (Si) dopé N par de le phosphore (P)
1.6 Semi-conducteur dopé N. a) Diagramme des bandes d’énergie b) Densités d’état énergétique c) Distributions de Fermi-Dirac d) Densités énergétiques de porteurs (les densités de porteurs n et p correspondent aux surfaces hachurées). .4) jonction PN
1.7 figure montre que lorsqu’on fusionne un monocristal de type P avec un autre de type N
2.1 le schéma électrique équivalent à la cellule
2.2 Caractéristique I-V sous obscurité et sous éclairement d’une cellule photovoltaïque
2.3 Graphe de la coefficient d’absorption en fonction de la longueur d’onde
2.4 les différents types des photons incidents sur la surface d’un semi conducteur
2.5 le coefficient de performance des trois types de cellules les plus utilisées
2.6 l’influence de la température sur le comportement de la cellule
2.7 Le graphe suivant nous montre l’influence de la température
3.1 Les performances des cellules photovoltaïques en fonction de la technologie
3.2 Fraction du spectre solaire convertie par une cellule triple jonction à base d’InGaP/InGaAs/Ge
3.3 Principe de la cellule multi-jonction
3.4 Cellule photovoltaïque III-V
3.5 Circuit équivalent du model à une seul diode. Cellule photovoltaïque III-V
Introduction générale
L’énergie solaire photovoltaïque est la source d’énergie la plus prometteuse parmi les énergies renouvelables. L’électricité photovoltaïque est une transformation directe de l’énergie du rayonnement solaire en électricité au moyen de cellules solaires photo voltaïques.
Les recherches multiples dans ce domaine s’orientent sur deux axes essentiels, à savoir augmenter le rendement de conversion des cellules tout en diminuant les coûts de pro duction.
Dans ce sens, nous avons effectué une étude sur la nouvelle génération de cellules solaire appelée cellules photovoltaïques à multi-jonction. Pour ce faire, notre travail est divisé en trois chapitres :
Le premier chapitre comporte les différentes notions de base sur les semi conducteur et la jonction PN.
Dans le deuxième chapitre, nous présentons le principe de fonctionnement d’une cellule photovoltaïque, ainsi que ces propriétés.
Dans le troisième nous présentons les cellules solaires à multi jonctions incluant les développements effectués dans ce domaine.
Conclusion
Au cours de ce chapitre, les cellules solaires triples jonctions ont été décrites, ainsi que leurs constituants essentiels. D’après cette étude, la conception de ce genre de cellules doit tenir compte de deux principales règles :
•Les sous-cellules adjacentes doivent être séparées par des régions conductrice avec contact ohmique, et à la fois transparente à la gamme spectrale exploitée par la sous-cellule.
Ceci est assuré par les jonctions tunnel.
•Du fait que les sous-cellules sont montées en série, la tension de circuit ouvert VCO résultante est la somme des tensions VCO des sous-cellule, tandis que le courant ICC résultant est celui présentant la plus faible valeur d’entre les autres.
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Nom du fichier : cellule multi-jonction By ExoSup.com.pdfTaille du fichier : 2.99 MB
Nombre de pages : 30
Date de publication : 20/02/2018
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