Étude d’une cellule solaire n-PERT à base de silicium cristallin

Abstract

Le but de cette étude est de déterminer les paramètres optimaux d’une cellule n-PERT que sont : La température du dispositif, la résistivité du substrat, la durée de vie des porteurs dans le substrat, la vitesse de recombinaison en surface (SRV) du front et de l’arrière des porteurs et enfin l’épaisseur de la cellule. Pour cela, nous avons commencé ce manuscrit de master par une introduction générale dans laquelle nous avons situé de manière générale le sujet. Le premier chapitre de ce travail a concerné les notions de base de la cellule solaire et l’utilisation du Silicium dans le domaine photovoltaïque et le fonctionnement de la cellule à partir d’une jonction PN absorbant les photons du spectre solaire, convertissant l’énergie du photon en énergie électrique et collectant les particules générées, sous influence du spectre solaire AM1.5G. Dans le deuxième chapitre, nous avons rappelé les différentes filières des cellules solaires au silicium cristallin : mono, multi, poly, micro cristallins. Nous avons également présenté dans cette seconde partie de ce chapitre, la cellule Al-BSF et la cellule PERC et enfin l’une de ses variantes, la cellule qui à été étudiée dans ce travail, à savoir la cellule n-PERT. ème Dans le 3 et dernier chapitre, nous avons dans un premier temps présenté le logiciel de simulation PC1D-mod qui est l’outil de simulation que nous avons choisi pour étudier notre cellule n-PERT. Nous avons ensuite présenté les modèles optiques très récents que sont indices de réfraction du Si, des Couches Anti Reflet SiN et de passivation (Al O , SiO ) ainsi que leurs x232 coefficients d’absorption que nous avons utilisés dans notre étude. Enfin, nous avons étudié l’effet des différents paramètres de la cellule et ses caractéristiques que sont son courant de court-circuit, sa tension de circuit ouvert, son facteur de forme et son rendement. Nous sommes partis du choix de paramètres initiaux d’une cellule n-PERT prise de la littérature et nous avons optimisé quelques paramètres qui ont décrits ci-haut. Les résultats finaux ont donné : Une température optimale de 0°C, une résistivité de 1 Ω.cm, des durées des porteurs du substrat de 5000 µs, des vitesses de recombinaison de 0 cm/s pour les deux faces avant et arrière mais prise égale à 200 cm/s pour approcher l’expérimental car il y a toujours présence des défauts structurels en surface, enfin l’épaisseur de la cellule à 150 µm. Ces valeurs ont donné : pour la face avant : Un courant de court-circuit de 37,97 mA/cm , une tension de 748.2 mV, un facteur de forme de 81,54 % et un rendement de 23,17 %. Pour la face arrière : Un courant de court-circuit de 37,18 mA/cm , une tension de 747.4 mV, un facteur de forme de 81,68 % et un rendement de 22,70 %. Il faut noter que ces résultats sont déterminés à la température de 0°C. Il faut s’attendre à une baisse des rendements pour la température ambiante de la cellule. A cette température, ces résultats sont en accord avec la littérature qui se situe dans ces fourchettes (22-23 %). Enfin, nous estimons que ce travail ferait l’objet à l’avenir d’une poursuite de cette étude afin d’explorer au maximum les possibilités de la cellule.