MODELISATION DES STRUCTURES PHOTOVOLTAIQUES : ASPECTS FONDAMENTAUX ET APPLIQUES

Abstract

L’électricité photovoltaïque est obtenue par la transformation directe de la lumière du soleil en électricité, au moyen de cellules photovoltaïque. L’objectif de cette thèse est de développer des cellules photovoltaïques à contacts arrières inter digités à base de silicium cristallin. Dans une première partie de ce travail nous étudions le fonctionnement des cellules photovoltaïques à contacts arrières inter digités par la simulation numérique à deux dimensions effectuées sous SILVACO/ATLAS. Nous définissons une cellule de référence avec un ensemble de paramètres physiques et technologiques, afin d’analyser leurs influences sur le rendement de conversion. Ainsi, plusieurs paramètres sont retenus : l’épaisseur du substrat, le dopage des différentes régions, le dimensionnement des régions n+ et p+ de la cellule, l’espacement entre les deux régions, la longueur de diffusion (la durée de vie des porteurs minoritaires), etc… Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence que la structure à contact arrière nécessite l’utilisation d’un substrat de bonne qualité électronique. Aussi, l’optimisation de la géométrie des régions n+ (émetteur) et p+ (BSF) a confirmé que l’utilisation d’un rapport optimal de la largueur des régions n+ sur la largeur des régions p+ sera égal à 10 pour atteindre des rendements de conversion satisfaisants. La simulation numérique a donné un rendement de 16.21%, en utilisant des paramètres raisonnables tenant compte des limites géométriques imposées par la technologie conventionnelle. Dans une seconde partie nous optimisons la face avant de la structure à contacts arrières inter digités en utilisant une double couche antireflet. Cette dernière est constituée de deux couches déposées successivement sur le substrat, ( SiN et SiO2) ; ceci permet d’améliorer la passivation et la réflectivité de la face avant en diminuant la vitesse de recombinaison.