Les Cellules Solaires de La Troisième Génération [PDF]

Zitiervorschau

Les cellules solaires de la troisième génération Cette troisième génération de cellule solaire est encore au stade de la recherche. Cependant, leur développement est très actif et motivé par les applications spatiales vu qu'elles visent principalement à obtenir le plus haut rendement jamais obtenu auparavant, mais en plus à minimiser les inconvénients et les obstacles rencontrés dans les générations précédentes telles que coût de fabrication très élevé, la disponibilité des matériaux ou bien leurs toxicités. Ce genre de cellule aux perspectives très prometteuses offre bel et bien la possibilité de répondre à ces problématiques dans un avenir proche [18]. Afin d'atteindre ce but, les chercheurs ont proposé plusieurs concepts pour la réalisation de la cellule du futur dont on va citer les plus intéressantes comme les cellules multijonctions, les cellules à concentration, les cellules nanocristallines à colorant et les cellules organiques

Les cellules multijonctions de type III-V sont conçues à partir de plusieurs cellules superposées ayant des bandes d' énergie différentes afin d' absorber le maximum du spectre solaire et ainsi avoir le plus haut rendement possible. En effet l' utilisation d' un empilement à base de différents composés de type lIJ-V permet une absorption optimale du spectre solaire vu que ces composés sont dotés d' une caractéristique remarquable, qui réside dans leur grand gap modulable, de cette façon la cellule multijonctions va pouvoir absorber le spectre solaire pour différentes longueurs d'ondes grâce au divers composés dans l'empilement (sous cellule). La cellule mère qui est constituée de sous cellules en série est obtenue par une technique d' épitaxie [14, 18] Ces cellules se sont rapidement considérées comme la meilleure des solutions avec un rendement record qui atteint les 40% sous lumière concentrée en laboratoire, cependant pour le moment ce genre de cellule est dédié seulement aux applications spatiales à cause du coût de fabrication très élevé [14]

Modules à multiples jonctions Les recherches menées dans le but de minimiser la dégradation des cellules sous la lumière ont fini par aboutir en donnant une nouvelle architecture au dispositif, il s'agit des cellules à jonction multiples; en effet on double ou on triple le nombre des jonctions en utilisant des matériaux à gap différents tout en réduisant l'épaisseur des couches utilisées. Non seulement cette architecture a permis de trouver la solution à un inconvénient majeur, mais en plus elle la particularité d'avoir un rendement quantique étendu dans le rouge. Cependant, on trouve des complications lors de réalisation de ce dispositif comme avoir de forte recombinaison entre les mailles des matériaux afin d'éviter des interfaces défectueuses et aussi un bon appariement des courants vu que les cellules sont empilées en séries [47]. En utilisant cette architecture de modules à jonctions multiples «Solares Millennia» a réussi à obtenir un rendement stables de 6.95% sur une surface de 8052 cm2 , les épaisseurs optimales pour la jonction tandem était de 60nm pour la couche il et 300 nm pour la couche i2 [47]. Le rendement le plus élevé dans la technologie du silicium amorphe a été réalisé en laboratoire par United Solar qui a été de 13%, obtenu par une cellule à triple jonction de petite surface, mais malgré le faible rendement obtenu on donne toujours beaucoup d'importance à cette filière de silicium amorphe dû à son faible coût de fabrication [50]. L' amélioration de ces performances ainsi que la réduction du coût de silicium ont fait qu'actuellement cette technologie domine l' industrie du photovoltaïque en couche mince.

Intro : L’Algérie a consommé 63 000 TWh en 2017 et cette demande ne cesse de croître très rapidement puisqu’elle a presque doublé en 10 ans, selon plusieurs sources nationales et régionales et notamment les bilans énergétiques publiés chaque année sur le site internet de la Commission de Régulation de l’Electricité et du Gaz le réseau national n’est pas toujours stable : il subit parfois des coupures notamment en été avec des pics d’appel de puissance et il est sujet à des surtensions fréquentes. UUne autre caractéristique du marché de l’énergie algérien est le taux d’équipement très élevé en groupe électrogène essentiellement diesel. Ce marché des groupes électrogènes croît lui aussi très rapidement, plus 20% par an (Douanes Algériennes 2016) car il répond aux besoins énergétiques des zones non raccordées au réseau et de solutions de secours en cas de coupure du réseau. Le prix du kWh est plus élevé que le tarif réglementé puisqu’il varie entre 20 et 30 dinars algériens. Ainsi les industriels sont massivement équipés pour faire face aux coupures ou autres instabilités du réseau, et les agriculteurs pour assurer la génération d’électricité sur les surfaces agricoles non raccordées.