| Titre : | comparaison par simulation numérique entre les caractéristiques électriques d'une cellule solaire en si et une en Si intégré sur un substrat en GaAs |
| Auteurs : | Sana Mihi, Auteur ; Afak Meftah., Directeur de thèse |
| Type de document : | Thése doctorat |
| Editeur : | Biskra [Algérie] : Faculté des Sciences Exactes et des Sciences de la Nature et de la Vie, Université Mohamed Khider, 2012 |
| Format : | 1 vol. (105 p.) / 30 cm |
| Mots-clés: | Cellule solaire,Si,GaAs,GaAs / Si,Si / GaAs,simulation numérique,SILVACO-ATLAS |
| Résumé : |
Ce travail est une simulation numérique des propriétés électriques ; caractéristique (J-V) et réponse spectrale, d’une cellule solaire en Si sur un substrat en GaAs. La simulation a été faite par le logiciel SILVACO-ATLAS au sein du laboratoire des matériaux semiconducteurs et métalliques (LMSM) à l’université de Biskra. Cette cellule est comparée par la suite avec une cellule Si simple, une cellule GaAs simple et finalement une cellule GaAs sur un substrat en Si. Les résultats que nous avons obtenu montre que les cellules GaAs et GaAs/Si ont un meilleur rendement de conversion (19%) or la réponse spectrale de la cellule Si/GaAs est plus meilleur. Une optimisation de la cellule Si/GaAs sur la base des épaisseurs, du dopage et de la composition de la couche antireflet a permis d’augmenter le rendement de conversion de la cellule à 18.43%. |
| Sommaire : |
Dédicaces. ♦ Remerciements. ♦ Sommaire……………………………………………………………………………........iv ♦ Liste des Figures…………………………………………………………………….......viii ♦ Liste des Tableaux…………………………………………………………………..........xi ♦ Liste des Symboles et Acronymes………………………………………………..….......xii Introduction général…………………………………………………………………….………..01 ♦ Bibliographie de l’introduction générale …………...................................................04 I Introduction …………………………………………………………………………………..07 I-1.1L’énergie ………………….........................……………………...………………………...07 I -2 Rayonnements solaires.…………………………………………………………………..….08 I -2.1 Le soleil……………………………………………………………………………..……..08 I -2.2 Les émissions du Soleil…………………………………………………………………..09 I -2.2.1 Rayonnement solaire hors atmosphère…………………………………….......09 I -2.2.2 Rayonnement solaire a travers l’atmosphère ……….......................................................10 I-2.2.3 Rayonnement solaire au sol………….………………………………...………………...11 I -2.3 Spectre solaire…………………………………………………………...………………...12 I -2.3.1 Masse d’air…………………………….....................12 I -3 Le semi-conducteur……………………………………………………………………….…13 I -3.1 Notion de Bande interdite (gap)……………………………………………...…………....14 I -3.2 Type des semiconducteurs …………………………………………………………….….15 I -3.2.1 Semi-conducteur intrinsèque ………………………………………….…………….….15 I -3.2.2 Semi-conducteur extrinsèque ……………………………………………...…………....15 I -3.3 Concentrations des porteurs de charges .…………………………...……………...….......16 I -3.4 Équations fondamentales du transport électrique dans semiconducteurs……...……….....17 I-3.5 L'interaction photon/ semiconducteur…………………………………………...…………19 CHAPITRE I : Notions fondamentales sur le rayonnement solaire et les semi-conducteursv I-3.5.1 Absorption optique ……………………………………………………………………....19 I -3.5.2 Génération optique ………………………………………………………………….......22 I -3.6 Mécanismes De Recombinaison Des Porteurs en Excès ...…………………………...…..22 I -3.6.1 Recombinaison en volume ………………………………………………………...…....22 I -3.6.2 Recombinaison en surface……………………………………………………………….24 Conclusion ……………………………………………………………………….…….25 ♦ Bibliographie du chapitre I ...............................26 II -1 Introduction …….………………………………………………………………………….31 II -2 Historique bref ……………………… …………………………………………………...31 II -3 Structure et principe de fonctionnement d’une cellule photovoltaïque ………………....32 II -3.1 jonction PN……………………….………………………………………………………32 II -3.2 Principe de l’effet photovoltaïque ……………………………………………………….34 II -4 Paramètres de la cellule solaire …………………………………………………….………36 II-5 Technologie du Si et du GaAs…..…………………………………………………………..39 II- 5.1 Structure cristallines du GaAs et du Si ……………………..……………………….42 II- 5.2 Elaboration du silicium cristallin …………………….…………………………..……...43 II- 5.3 Elaboration du GaAs cristallin ………………..…………………………………………44 II- 6 Caractéristiques expérimentales des Cellules solaires à base de Si et GaAs ……………45 II- 6.1 Cellules solaires en (c-Si) ………………………………………………………………..45 II- 6.2 Cellules solaires en GaAs ……………………………………………………………...47 II- 6.3 Cellules solaires en GaAs/Si …………………………………………………………...48 Conclusion …………………………………………………………………………..........49 ♦ Bibliographie de chapitre II ………….................................50 CHAPITRE II: Principe de la conversion photovoltaïquevi III -1 Introduction ……………………………………………………………………………….56 III -2 Historique …………………..…………………………………………………………......56 III -3 Présentation du paquet des programmes SILVACO …………………….………………..57 III -4 Présentation d’Atlas ………………………………………………………….....................60 III-5 programmation par Atlas …………………………………………………...……...............62 III -5.1 Spécification de la Structure ………...........................................................64 III -5.2 Spécification des Modèles des matériaux …………………............................................69 III -5.3 sélection de la méthode numérique ……………………………………………………..71 III-5.4 Spécification des Solutions ………………………………………………………….…...72 III -5.5 Analyses des Résultats …………………………………………………………………73 Conclusions ………………………………………………………………………………..75 ♦ Bibliographie de chapitre III…….................................76 IV- 1 Introduction ……………….…………………………………………………………........78 IV-2 Diagrammes représentatifs des cellules solaires étudiées :………………………………...79 IV-3 Paramètres optiques et structurales……………………………………………………80 IV-3.1 Indices de réfraction …………………………………………………………………..…80 IV-3.2. Paramètres des cellules (c-Si)n+-p/(GaAs)p et (c-Si)n+-p…………………………….…82 IV-3.3. Paramètres des cellules (GaAs)n+-p/(Si)p et (GaAs)n+-p ………………………………83 IV-3.4 Maillage des structures...........................................85 IV-4.Résultats de la simulation ………………………………………………………………..88 IV-4.1. cellules solaires n+p(c- Si) et n+p(c-Si)/p(GaAs )……………………………….………88 IV-4.1.1Caractéristique J-V……………………………………...………………………………88 IV-4-1.2.la réponse spectrale………………………………………………………………….....90 IV-4.2. cellules solaires n+p( GaAs) et n+p( GaAs)/p(Si) ……………………………………….91 CHAPITRE III: Simulation numérique par SILVACO-ATLAS CHAPITRE IV: Résultats de simulation et interprétations:vii IV-4.2.1. Caractéristique J-V…………………………………………………………………….91 IV-4.2.2 La réponse spectrale.……………………………….…………………………………..93 IV-4.3 comparaison entre les cellules : n+p(c- Si) et n+p(c-Si)/p(GaAs )et n+p( GaAs) et n+p( GaAs)/p(Si)…………………………….……...94 IV-4.4 optimisation de la cellule Si/GaAs ………………………………………………….…..97 Conclusion …………………………………………………………………………….….102 ♦ Bibliographie de chapitre IV…..............................................103 Conclusion général …………........................................105 |
| En ligne : | http://thesis.univ-biskra.dz/3478/1/memoire%20MiHi.pdf |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut |
|---|---|---|---|
| TPHY/16 | Mémoire de magister | bibliothèque sciences exactes | Consultable |
