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Architecture alternative de modules photovoltaïques à base de couches minces de Cu(In,Ga)Se2
Un des principaux freins au développement industriel de la filière photovoltaïque à base de couches minces de Cu(In,Ga)Se2 (CIGSe) est son manque de maturité technologique, alors que les rendements atteints des cellules n ont jamais été aussi élevés, à savoir 23,3% à l échelle du laboratoire. Ce tra...
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| Auteurs principaux : | , , , , , , |
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| Collectivités auteurs : | , , , |
| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | français |
| Titre complet : | Architecture alternative de modules photovoltaïques à base de couches minces de Cu(In,Ga)Se2 / Justine Lorthioir; sous la direction de Nicolas Barreau et de Ludovic Arzel |
| Publié : |
2019 |
| Accès en ligne : |
Accès Nantes Université
|
| Note sur l'URL : | Accès au texte intégral |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Milieux denses, matériaux et composants : Nantes : 2019 |
| Sujets : |
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| 230 | |a Données textuelles | ||
| 304 | |a Titre provenant de l'écran-titre | ||
| 314 | |a Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules et Matériaux (Le Mans) | ||
| 314 | |a Partenaire(s) de recherche : Université Bretagne Loire (COMUE), Institut des Matériaux Jean Rouxel (Nantes) (Laboratoire) | ||
| 314 | |a Autre(s) contribution(s) : Jean-Paul Kleider (Président du jury) ; Agnès Granier, Pere Roca i Cabarrocas, Sébastien Dubois (Membre(s) du jury) | ||
| 328 | 0 | |b Thèse de doctorat |c Milieux denses, matériaux et composants |e Nantes |d 2019 | |
| 330 | |a Un des principaux freins au développement industriel de la filière photovoltaïque à base de couches minces de Cu(In,Ga)Se2 (CIGSe) est son manque de maturité technologique, alors que les rendements atteints des cellules n ont jamais été aussi élevés, à savoir 23,3% à l échelle du laboratoire. Ce travail de thèse propose de lever un des verrous technologiques identifié à savoir un écart important entre les performances des cellules et celles des modules. Ces pertes sont inhérentes à l interconnexion monolithique (réalisée à l aide des gravures P1, P2 et P3 de manière standard) qui induit (i) une réduction de la surface active des panneaux, (ii) des pertes optiques ainsi que (iii) des pertes résistives. Afin de réaliser des mini-modules à hauts rendements, une architecture alternative a été étudiée et comparée à la structure conventionnelle. Dans cette structure, les grilles métalliques utilisées pour le contact avant du dispositif servent également à connecter de manière monolithique les cellules adjacentes. Ces travaux ont permis de prouver de manière théorique et expérimentale que cette architecture permettait d obtenir des résultats bien plus intéressants que le design standard. Un des avantages mis en évidence est la réduction de l épaisseur de la couche fenêtre permettant ainsi la diminution des pertes optiques et résistives. Seulement, une différence subsiste : le module présente une tension de circuit ouvert plus faible que la cellule photovoltaïque. Cette différence peut être due à la croissance de l absorbeur de Cu(In,Ga)Se2 sur verre qui est découvert lors de la gravure P1. Celle-ci engendrerait des propriétés de CIGSe différentes tant au niveau de sa morphologie, de sa composition que de sa structure cristalline. Enfin, les meilleurs résultats obtenus montrent un rendement de 17,2% pour le module alternatif (avec un facteur de forme de 81%), contre 16,4% (avec un facteur de forme de 75%) pour la cellule. Ce résultat prometteur ouvre de nouvelles voies pour réduire l'écart observé entre les cellules en laboratoire et les modules industriels. | ||
| 330 | |a One of the main drawbacks to industrially develop the CIGSe thin-film solar cells in the photovoltaic market is the lack of technological maturity, since the CIGSe lab-scale conversion efficiency has never been higher (23.3%). In this thesis, we address the key problem of the performance gap between the cells and the modules. These losses are due to the monolithic interconnection (carried out using the standard engravings P1, P2 and P3) which induces (i) a reduction of the active surface of the panels, (ii) optical losses as well as (iii) resistive losses. In order to create high-efficiency minimodules, an alternative architecture has been studied and compared to the conventional structure. In this structure, the metal grids, normally used for the front contact, are also used to monolithically connect the adjacent cells. Our work confirms experimentally and theoretically that these alternative modules lead to better photovoltaic performances that the modules with the standard design. One of the advantages highlighted in this thesis, is the reduction of the window layer thickness which enables to further decrease the optical and resistive losses. The only remaining difference between the photovoltaic cell and the module is the lower open circuit voltage of the module. This difference may be due to the fact that a part of the CIGSe layer grows on glass which is uncovered during the P1 etching. This leads to a different CIGSe morphology, composition and crystal structure. Finally, our results show a 17.2% best lab-scale conversion efficiency for the alternative module (with a fill factor of 81%), against 16.4% for the cells (with a fill factor of 75%). These very promising results open new horizons and ways to further improve the observed performance gap between the solar cells made at the laboratory and the industrial modules. | ||
| 337 | |a Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF | ||
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