PHOTOPILE A JONCTION VERTICALE SERIE
SOUS ECLAIREMENT POLYCHROMATIQUE

Introduction

La photopile est constituée de matériaux semi-conducteurs spéciaux qui permettent aux électrons d’être libérés de leurs atomes lorsque le matériau est exposé à la lumière. Les cellules solaires photovoltaïques sont réalisés par jonction de deux semi-conducteurs de même nature mais de types électriques différents (un semi conducteur de type N et un semi conducteurs de type P). Le semi conducteur de type N s’obtient par injection d’atomes donneurs (exemple ; le phosphore pour le cas où le semi conducteur intrinsèque est le silicium) et celui de type P par injection d’atomes accepteurs (exemple ; le bore pour le cas où le semi conducteur intrinsèque est le silicium). Dans les deux cas l’opération effectuée est appelée dopage et pour quantifier l’impureté injecté, on utilise le terme « Taux de dopage » Dans ce chapitre nous présenterons quelques travaux réalisés sur l’effet du dopage sur les paramètres électriques et phénoménologiques d’une photopile au silicium. 

CELLULE A JONCTION VERTICALE MULTIPLE

Cellules à jonction verticale connectées en série

Les cellules à jonction verticale ouvrent de nouvelles possibilités d’amélioration du rendement des cellules solaires au silicium avec de courtes longueurs de diffusion. La structure de base des cellules à jonction verticale est donnée à la figure 1, où les cellules sont connectées en série : Figure I-1 : jonction verticale connectées en série  Cette structure présente un avantage lié à la présence de grille de collecte des porteurs de charge même si la longueur de diffusion est faible. La cellule présente ainsi une large surface de diffusion interne.

Cellules à jonction verticale connectées en parallèle

Ces structures (figure 2) présentent comme avantage le fait qu’on peut doper fortement leurs émetteurs et leur base afin de pouvoir augmenter leur rendement et sans entrainer une certaine réduction des porteurs nouvellement générée . Pour une modélisation simple des paramètres de la photopile, les auteurs émettent les hypothèses suivantes :  Pas de recombinaisons à la face avant et en face arrière.  Pas de réflexion sur les surfaces.  Les recombinaisons à la zone de charge d’espace sont négligeables.  Le taux de génération est fonction de la profondeur z, une diffusion unidirectionnelle des porteurs minoritaires en excès est considérée. Cela leur permet de faire une modélisation simple des paramètres de la photopile Figure I- 1 : jonction verticale connectées en parallèle   Influence du dopage sur la zone de charge d’espace [4]. Dans cet article l’auteur fait une étude sur l’influence du taux de dopage sur l’élargissement de la zone de charge d’espace. Une photopile monofaciale au silicium monocristallins de type n + -p-p+ sous éclairement multi spectral constant et en régime statique est étudiée. La densité de porteurs minoritaires de charge en excès dans la base est déterminée en résolvant l’équation de continuité. Les profils de la densité de porteurs minoritaires de charge en excès dans la base en fonction de la profondeur dans la base et du taux de dopage sont présentés. L’influence du taux de dopage sur la phototension et sur la largeur de la zone de déplétion est présentée ainsi que la phototension en fonction de la largeur de la zone de déplétion .Il est montré que la largeur de la zone de déplétion diminue en fonction du taux de dopage.  Effect of doping density and injection level [5]. Dans cet article, les auteurs ont fait une étude de l’influence du dopage et du taux de dopage sur le modèle électrique et les paramètres électriques (Jph, Vph, Rs, Rsh, C) d’une photopile au silicium convenablement éclairée. L’influence du taux de dopage sur la durée de vie des porteurs minoritaires est présentée.  Base doping and Recombination Activity of impurities in crystalline silicon solar cells Dans cet article, les auteurs ont mis en évidence l’effet du dopage sur la recombinaison au sein de la base d’une photopile au silicium.

Conclusion

Dans ce chapitre d’étude bibliographique, nous avons fait une présentation de cellules à jonction verticale multiple à savoir la photopile à jonction verticale série et celle à jonction verticale parallèle sous éclairement polychromatique .Nous avons aussi énoncé quelques travaux faits sur le taux de dopage et ses effets sur le fonctionnement d’une photopile.