Cellules Photovoltaïques de nouvelles générations

Membres impliqués : Y. Cuminal (MCF HDR), J. Kret (Doct Labex Solstice/UM), F. Martinez (MCF), S. Parola (MCF), S. Pincemin (EC EPF), C. Rodiet (EC EPF), A. Vauthelin (Doct Labex Solstice/UM).

Les travaux que nous menons dans le cadre de cette thématique ont pour objectif de contribuer à la diminution du cout du kW/h d’origine photovoltaïque en jouant sur deux leviers : i- diminution du cout des technologies PV existantes par adaptation de nouveaux procédés de fabrication (texturisation sèche, dépôt électrolytiques …) à un développement industriel ; ii- adaptation des cellules et matériaux à une utilisation sous concentration solaire.

 

  • Contribution à la mise au point de procédés industriels pour la fabrication de cellules Photovoltaïques Silicium de nouvelles générations :

Depuis de nombreuses années le groupe M@CSEE collabore au travers de contrats et thèses CIFRE avec des fabricants de cellules et des équipementiers du domaine. Le point commun entre ces travaux a été de contribuer à la mise au point de procédés industriels (industrialisables) de fabrication de cellules photovoltaïques Silicium en particulier pour une utilisation sous flux solaire faiblement concentré (X20). Nous avons ainsi participé au cours des dernières années à plusieurs projets ayant par exemple pour objectif la mise au point d'un procédé industriel de dopage Bore du Silicium multi cristallin ou la mise au point d'un nouveau procédé de texturisation par voie sèche de cellules ou encore la mise au point d'un procédé de dépôt de contacts par voie électrolytique.

Les compétences que nous avons pu développer dans le cadre de ces projets concernent plus particulièrement la modélisation de process industriels, la caractérisation fine et modélisation associée de contacts électriques, la modélisation du transport électrique dans des semi-conducteurs cristallins, microcristallins ou amorphe.

Soutiens : SATT AXLR, FUI.

Partenaires : INL, SEMCO engeenering, éMa, Photowatt.

 

  • Etude de cellules multi-jonctions à base de matériaux antimoniures :

Les études que nous menons dans ce domaine visent à la conception, la fabrication et la caractérisation de cellules solaires optimisées pour une utilisation sous forte concentration solaires (>1000 soleils). Les cellules que nous étudions sont des cellules à base de matériaux antimoniures III-Sb, fabriquées de façon monolithique par MBE (Molecular Beam Epitaxy) en collaboration avec le groupe NANOMIR. Ce type de cellules, du fait de la très bonne complémentarité des gaps des matériaux (0,725eV pour GaSb, 2,3 eV pour AlSb et 1,42 eV pour GaAs), constitue une alternative originale aux cellules existantes pour une utilisation sous flux solaire fortement concentré. De plus du fait des matériaux utilisés et de la simplicité des structures (structures monolithiques accordées pour tous les gaps) le management thermique semble à priori plus facile qu’avec des cellules plus complexes de type GaInP/GaInAs. En complément de ces études nous étudions également les effets de la température sur la dégradation du rendement de nos cellules (prépondérant aux concentrations solaires visées). 

Soutiens : Labex SOLSTICE, Equipex (EXTRA).

Partenaires : Laboratoire PROMES, IN2MP, INL.

 

 

Test sous concentration de nos cellules en conditions réelles. Réalisée au laboratoire PROMES.

Evolution sous concentration du rendement d'une cellule GaSb. Mesures sur simulateur solaire (IES) et en conditions réelles (PROMES).