L’exploitation des énergies renouvelables

L’exploitation des énergies renouvelables pour les pays africains, notamment thermique, éolien, photovoltaïque, biogaz, biomasse, a toujours présenté un intérêt politique, socioéconomique, pour un développement durable. L’énergie hydraulique spécifique aux zones, de montagne, de grands fleuves et foret, est depuis fort longtemps, maitrisée dans sa technologie de génies électrique et civil. Au Sénégal les autorités ont mis l’accent sur le développement de l’exploitation de ces différentes formes d’énergie. Les grandes sociétés d’exploitation du pétrole (Total, British-Oil, Texaco, Shell,….) sont des grands investisseurs dans la production des usines de fabrication des systèmes photovoltaïque, éolien (PhotoWatt international, Chronar,…). Dans cette dynamique d’investissement la découverte et l’exploitation du pétrole- gaz au Sénégal, devrait ‘’booster’’ d’avantage l’investissement pour la production d’énergie renouvelable, notamment électrique et thermique et renforcer ainsi la politique du mix-énergétique au Sénégal. Notre étude porte sur la caractérisation de la photopile au silicium cristallin à jonction verticale série qui est l’unité de base pour conversion photovoltaïque.

Le mécanisme physique de la conversion photovoltaïque est l’interaction photon-matière suivie de la libération des charges électriques (de la bande de valence à la bande de conduction), qui diffusent dans le matériau et finalement collecter, pour produire un photocourant. En effet, plusieurs études sont consacrés à ce domaine recherche, qui va de la fabrication du matériau(Si) semi-conducteur, à la fabrication de la cellule photovoltaïque, dont les paramètres fondamentaux sont :  Paramètres phénoménologiques (électroniques) :  le dopage(Nb) donnant le coefficient de diffusion D(Nb) relié à la durée de vie( et à la longueur de diffusion( L) par la relation d’Einstein  les taux de recombinaison surfaciques( Sf, Sb) aux frontières de la photopile.  Paramètres électriques : obtenus par l’établissement d’un modèle équivalent électrique à la photopile (sous obscurité et/ou sous éclairement) qui permet de définir les résistances série ( Rs) et shunt (Rsh), ainsi que la capacité de transition(Cz). Notre étude prendre en compte : 1) la qualité du photon (longueur d’onde de la lumière incidente sur la photopile) associé aux paramètres optiques dont le coefficient d’absorption associé à l’energie de gap Eg) et le coefficient de réflexion R( monochromatiques, qui introduisent un taux de génération(Loi de Beer Lambert) des charges électriques(photogénération). 2) La fréquence de modulation () de cette lumière monochromatique incidente(de flux o) 3) Le coefficient D, de diffusion des porteurs minoritaires des charges liés i) Au taux d’impuretés (Nb) du bore(B) lors de la fabrication de la photopile ii) A la fréquence de modulation de la lumière incidente sur la photopile Notre étude consiste à étudier, l’effet de ces différents éléments ci-dessus cités sur le comportement de la capacité (de diffusion et de transition) de la photopile. L’importance de ce paramètre électrique danse la fabrication de la photopile, réside dans le fait qu’il est le « cœur » de ce dispositif.

En effet il est obtenu par migration des charges électriques (trous et électrons majoritaires) lors du contact entre le silicium de types (n) et (p). Ainsi les électrons majoritaires du matériau (n) migrent vers le matériau (p), s’y installent (charges fixes dans (p)) et laissent par conséquent derrière eux les charges positives (trou) dans le matériau(n), qui constitueront les charges fixes de ce côté. Ainsi se construit la jonction n/p, assimilable à un condensateur plan ( de champ électrique interne), permettant de dissocier des charges électriques photogénérés et qui diffusent dans le matériau (selon la capacité de diffusion). Notre travail présente au chapitre I, une étude bibliographique sur :  les types de photopiles  les Vitesses surfaciques de recombinaison  la Capacité dans différentes photopiles Au chapitre II, une étude théorique est rapportée sur :  la présentation de la photopile à jonction verticale série  l’équation de diffusion relative aux porteurs de charges photogénérés  Etude de la densité des porteurs minoritaires en situation de circuit ouvert et en situation de court-circuit en modulation de fréquence sous éclairement monochromatique (avec courte longueur d’onde)  

Surface Recombination

Concept as Applied to Determinate Silicon Solar Cell Base Optimum Thickness with Doping Level Effect[1] Les vitesses de recombinaison des porteurs minoritaires de charge, en volume et en surface, sont utilisées pour la détermination et la modélisation de l’épaisseur de la base d’une photopile au silicium en régime statique et avec variation du coefficient de diffusion. Figure I. 1 : Vitesses de Recombinaison à la face arrière en fonction de l’épaisseur de la base de la photopile Tableau 1 : Valeur de l’épaisseur de la base H pour différentes coefficient de diffusion