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Les photopiles en général au silicium cristallin, utilisent le principe de l’interaction photon-matière, pour produire des charges électriques, qui collectées, fournissent le courant électrique. La lumière du soleil constitue le réservoir de photons, constitué radiation de longueurs d’ondes allant de l’ultraviolet à l’infrarouge. Cependant, seules les longueurs d’ondes fournissant de l’énergie (hμ) supérieure à l’énergie de « gap » du silicium, permettent de produire des charges électriques (électrons passant de la bande de valence à celle de conduction), conduiront au photocourant. Ainsi le choix du matériau silicium n’est pas fortuit, car s’appuie sur cette prédisposition, à répondre à une bonne partie du spectre solaire, afin de donner un bon rendement de conversion photovoltaique. Pour cela les architectures permettant de conduire à un tel résultat, associent les semi-conducteurs de types (n) et (p), pour donner le champ électrique intense à la jonction des deux matériaux, qui dissociera les charges photo générés par l’absorption de photons. La collecte s’effectuera à l’aide de contacts métalliques aux limites des deux types de matériaux (grilles collectrices).
A) Eclairement perpendiculaire : Lorsque l’éclairement arrive sur la photopile perpendiculairement au plan de la jonction, ces photopiles sont dites à jonction horizontale. Elles peuvent être éclairées :
i) par la face avant constituée par l’émetteur (type n)
ii) par la face arrière (type p)
iii) Simultanément des deux faces (photopile bifaciale) photopiles en général au silicium cristallin, utilisent le principe de l’interaction photon-matière, pour produire des charges électriques, qui collectées, fournissent le courant électrique.
La lumière du soleil constitue le réservoir de photons, constitué de radiation de longueurs d’ondes allant de l’ultraviolet à l’infrarouge. Cependant, seules les longueurs d’ondes fournissant de l’énergie (hμ) supérieure à l’énergie de « gap » du silicium, permettent de produire des charges électriques (électrons passant de la bande de valence à celle de conduction), conduiront au photocourant. Ainsi le choix du matériau silicium n’est pas fortuit, car s’appuie sur cette prédisposition, à répondre à une bonne partie du spectre solaire, afin de donner un bon rendement de conversion photovoltaique. Pour cela les architectures permettant de conduire à un tel résultat, associent les semi-conducteurs de types (n) et (p), pour donner le champ électrique intense à la jonction des deux matériaux, qui dissociera les charges photo générés par l’absorption de photons. La collecte s’effectuera à l’aide de contacts métalliques aux limites des deux types de matériaux (grilles collectrices).
B) Eclairement perpendiculaire : Lorsque l’éclairement arrive sur la photopile perpendiculairement au plan de la jonction, ces photopiles sont dites à jonction horizontale. Elles peuvent être éclairées :
i) par la face avant constituée par l’émetteur (type n)
ii) par la face arrière (type p)
iii) par les deux faces (photopile bifaciale) .
Eclairement parallèle : Lorsque l’éclairement arrive parallèlement au plan de la jonction, elles sont appelées à jonctions verticales :
i) jonction verticales série, lorsque les jonctions (n/p) sont en série connectées entre elles.
ii) jonctions verticales parallèles, lorsque les zones (n) sont connectées entre elles et les zones (p) également entre elles.
C) Techniques de caractérisation des photopiles :
Les techniques de caractérisations visent la détermination de paramètres phénoménologiques issus des deux types de semi-conducteurs, notamment, la durée de vie, la longueur de diffusion, le coefficient de diffusion, et les vitesses de recombinaison surfaciques (à la jonction, à la face arrière et aux joints de grains) des porteurs minoritaires de charges. Donc les paramètres géométriques et le taux d’atomes d’impuretés des types de matériaux (Bore et phosphore) sont importants dans le processus de conversion photovoltaïque. A partir de ces paramètres phénoménologiques, la caractérisation, par les paramètres électriques (macroscopiques) peut s’effectuer. Il s’agira, alors de déterminer les résistances série et shunt, ainsi que la capacité de la zone de charge d’espace (jonction), par la mesure du photocourant et tension aux bornes du dipôle. Pour cela l’approche mathématique des phénomènes physiques, régis par l’équation de continuité relative à la densité des porteurs minoritaires est nécessaire.
D) Résolution de l’équation de diffusion-Détermination de la densité des porteurs minoritaires de charges dans la base de la photopile (selon les conditions externes) L’équation différentielle du second ordre est résolue munie de conditions aux limites d’espace qui sont:
a) pour 1D (à la jonction à x=0 pour Sf et à la face arrière à x=H pour Sb)
b) pour 2D (cas des multi jonctions verticales, série et parallèle……) .
c) pour 3D (à la limite du joint de grain de taille ( g) et de vitesse de recombinaison Sg au joint de grain) .
La solution de l’équation de diffusion de la base de la photopile est obtenue en fonction des coordonnées d’espace et de temps selon le :
– Régime statique
– Régime dynamique
● dynamique Transitoire
● dynamique fréquentiel .
Dans ce travail intitulé : Influence du champ magnétique sur une photopile monofaciale au silicium sous éclairement monochromatique en régime statique : Détermination de l’épaisseur optimum Hopt de la base a été subdivisé en trois chapitres qui sont respectivement : l’étude bibliographique, l’influence du champ magnétique et de la longueur d’onde sur la densité des porteurs minoritaires de charge en excès dans la base et sur la densité de photocourant, et la détermination de l’épaisseur optimum de la base de la photopile.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
I.1 Introduction
I.2 Light spectral effect on recombination parameters of silicon solar cell
I.3 Minority Carrier Diffusion Length Measurement in Silicon Solar Cell Under Constant White Bias Light, Nanema Wrecc
I.4 Surface recombination concept as applied to determinate silicon solar cell base optimum thickness with doping level effect [Masse Samba DIOP]
I.5 Base thickness optimization of a (n+-p-p+) silicon solar cell in static mode under irradiation of charged particles [M.L. BA]
I.6 Base Thickness Optimization Of A Vertical Series Junction Silicon Solar Cell Under Magnetic Field By The concept Of Back Surface Recombination Velocity Of Minority Carrier [Gora DIOP]
I.7 Influence of Both Magnetic Field and Temperature on Silicon Solar Cell Base Optimum Thickness Determination [Moctar]
Conclusion
CHAPITRE II : INFLUENCE DU CHAMP MAGNETIQUE ET DE LA LONGUEUR D’ONDE SUR LA DENSITE DES PORTEURS MINORITAIRES DE CHARGES EN EXCES DANS LA BASE ET SUR LA DENSITE DE PHOTOCOURANT
II.1. Introduction
II.2. Etude théorique
II.2.1 Présentation de la photopile mono faciale au silicium cristallin
II.3. Influence de la longueur d’onde et du champ magnétique sur la densité des porteurs minoritaires de charge
II.4. Influence de la longueur d’onde et du champ magnétique sur la densité de photocourant
II.5. Conclusion
CHAPITRE III : DETERMINATION DE L’EPAISSEUR OPTIMUM D’UNE PHOTOPILE
III.1. Introduction
III.2. Détermination de l’épaisseur optimum d’une photopile pour les faibles et grandes longueurs d’onde pour différentes et valeurs élevées du champ magnétique
III.2.1. Détermination de l’épaisseur optimum d’une photopile pour les faibles longueurs d’onde pour différentes valeurs élevées du champ magnétique
III.2.2. Détermination de l’épaisseur optimum d’une photopile pour les grandes longueurs d’onde pour différentes valeurs élevées du champ magnétique
III.3. Détermination de l’épaisseur optimum d’une photopile pour les faibles et grandes longueurs d’onde pour différentes valeurs faibles du champ magnétique
III.3.1. Détermination de l’épaisseur optimum d’une photopile sous faibles longueurs d’onde pour différentes valeurs faibles du champ magnétique
III.3.2. Détermination de l’épaisseur optimum d’une photopile pour les grandes longueurs d’onde pour différentes valeurs faibles du champ magnétique
III.4. Conclusion
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES
