Performance des panneaux solaires photovoltaïques à base de cellules solaires Tandem pérovskite/CIGS

Abstract

Ce mémoire porte sur la modélisation, la simulation et l'optimisation des performances de cellules solaires à base de pérovskite, CIGS et de structures tandem pérovskite/CIGS. Après avoir introduit les concepts théoriques de base, l'étude détaille les architectures, le fonctionnement et les caractéristiques clés de ces différentes technologies photovoltaïques émergentes, en soulignant les processus de recombinaison limitant les performances. Des simulations numériques ont permis d'optimiser les paramètres physiques des cellules simples en pérovskite (rendement maximal de 31,93%) et CIGS (23,91%). Une structure tandem pérovskite/CIGS à 2 terminaux optimisée offre un rendement prometteur de 39,13%. Un modèle MATLAB/Simulink explorant différentes configurations série/parallèle met en évidence le potentiel d'augmentation d'efficacité par la combinaison pérovskite/CIGS. Cette approche de modélisation permet d'optimiser la conception avant fabrication. Cette étude apporte ainsi une compréhension approfondie de ces technologies à hautes performances, combinant théorie, simulations et optimisations. Les résultats ouvrent des perspectives prometteuses pour développer des cellules solaires plus efficaces, notamment grâce aux tandems innovants. Mots clés : cellules solaires -pérovskite -CIGS-Tcad Silvaco-Matlab Simulink Abstract This study focuses on the modeling, simulation, and performance optimization of perovskite, CIGS, and perovskite/CIGS tandem solar cells. After introducing the fundamental theoretical concepts, the study details the architectures, operation, and key characteristics of these different emerging photovoltaic technologies, highlighting the recombination processes limiting their performance. Numerical simulations enabled optimizing the physical parameters of single-junction perovskite cells (maximum efficiency of 31.93%) and CIGS cells (23.91%). An optimized two-terminal perovskite/CIGS tandem structure offers a promising efficiency of 39.13%. A MATLAB/Simulink model exploring different series/parallel configurations highlights the potential for efficiency enhancement by combining perovskite and CIGS materials. This modeling approach allows optimizing the design before fabrication. 6 This study provides an in-depth understanding of these high-performance technologies, combining theory, simulations, and optimizations. The results open promising prospects for developing more efficient solar cells, particularly through innovative tandem architectures. Key words : solar cell -perovskite -CIGS-Tcad Silvaco-Matlab Simulink. ملخص تحتوي هذه األطروحة على نمذجة ومحاكاة وتحسين أداء الخاليا الشمسية المعتمدة على البيروفسكايت وCIGS والهياكل الترادفية للبيروفسكايت /CIGS . بعد تقديم المفاهيم النظرية األساسية، تبين الدراسة تفاصيل الهيكل والتشغيل والخصائص الرئيسية لهذه التقنيات الكهروضوئية الناشئة المختلفة، مع تسليط الضوء على عمليات إعادة التركيب التي تحد من األداء. أتاحت عمليات المحاكاة العددية تحسين المعلمات الفيزيائية لخاليا البيروفسكايت البسيطة )أقصى إنتاجية تبلغ 93.31 )%وCIGS( 91.23 .)%يوفر الهيكل الترادفي بيروفسكايت /CIGS المح ّسن ثنائي الطرف عائدًا واعدًا بنسبة 13.39.% يسلط نموذج Simulink/MATLAB الذي يستكشف تكوينات متسلسلة/موازية مختلفة الضوء على إمكانية زيادة الكفاءة من خالل مجموعة البيروفسكايت /CIGS .يتيح نهج النمذجة هذا تحسين التصميم قبل التصنيع. ا لهذه التقنيات عالية األداء، وتجمع بين النظرية والمحاكاة والتحسينات . وبالتالي توفر هذه الدراسة فهًما متعمقً آفاقً واعدة لتطوير خاليا شمسية أكثر كفاءة، وال سيما بفضل الترادفات المبتكرة. تفتح النتائج