REVETEMENTS ANTIREFLETS

L’EFFET PHOTOVOLTAIQUE

Le phénomène mis en œuvre est celui de l’interaction de la lumière avec les atomes. Pourcette interaction, la lumière peut être considérée comme composée de particules, les photonsdont l’énergie varie avec la longueur d’ondeUn photon d’énergie suffisante qui heurte un atome peut arracher un électron et luicommuniquer une certaine vitesse [14]. Les électrons ainsi arrachés pourront circuler dans uncircuit extérieur ; l’énergie des photons est donc convertie en énergie électrique.

PRESENTATION DE LA PHOTOPILE

PRINCIPE DE LA PHOTOPILE

Les Photopiles sont des composantes optoélectroniques qui transforment directement lalumière solaire en électricité. Elles sont réalisées à l’aide de matériaux semi-conducteur c’est-à-dire ayant des propriétés intermédiaires entre les isolants et semi-conducteurs.Cette conversion requiert au moins trois phénomènes physiques de base qui ont lieu quasisimultanément :L’absorption de maximum possible de photonsLa transmission de l’énergie ainsi absorbée en charges électriques libres.La collecte sans perte de ces derniers dans un circuit électrique extérieur.

LE SILLICIUM 

Parmi les semi-conducteurs pouvant être utilisé comme matériau de base des cellules solaires,le silicium présente le meilleur rendement et une grande disponibilité sur terre.Naturellement gris, le silicium peut être cristallin ou amorphe.Si le silicium est à l’état massif, il est dit dans ce cas cristallin, du fait de sa structureordonnée. On distingue alors le silicium-monocristallin : les photopiles sont formées d’un seul cristal-poly(ou multi)cristallin : il est constitué de cristaux appelés grains.Le silicium amorphe a une structure atomique désordonnée.Tableau 2 : les techniques de fabrication du silicium avec leur rendementSilicium monocristallin Silicium polycristallin Silicium amorpheFigure 2 :Les differents techniques de fabrication du SiliciumLa photopile la plus courante utilise le Silicium, élément très rependu sous forme de silice(sable) mais qui doit être amené à un très grand état de pureté et sous forme de monocristallinEn effet, le fonctionnement de la photopile est basé sur les propriétés électroniques acquisespar le silicium quand des atomes étrangers en petits nombre (des impuretés) sont substituésdans un réseau cristallin (le dopage). Si l’atome d’impureté contient plus d’électron que lesilicium le matériau contiendra des électrons libres en excès :il sera dit de type « n »(exemple silicium dopé au phosphore P).Si au contraire l’atome d’impureté contient moinsd’électrons que le silicium, le matériau sera déficitaire en électrons :il sera dit de type « p »(exemple silicium dopé au bore B).

ELEMENTS CONSTITUANT LA PHOTOPILE

Voyons de manière générale les differents elements de la structure d’une photopile au sillicium.•la baseLe mono-Si est la forme dans laquelle la structure cristalline est homogène le long dumatériau ;La plupart des producteurs de cellules PV au mono-Si utilise un silicium dopé boreB comme matériau de base.•L’émetteurIl peut etre de type n avec des porteurs de charge libres negatifs(electrons) ou de type p avecdes porteurs de charges positifs(trous)•la couche anti refletelle sera traitéé dans le chapitre II.•Le champs repulsif arrièreson role est de reduire les pertes de porteurs par recombinaison de surface.

• le substratA cause de l’epaisseur reduite de la couche active de sillicium en couche mince,le substrat sert avant tout de support mecanique.Il doit avoir une stabilité thermique et mécanique.•la couche intermédiaireElle peut servir de trois choses:–servir de barrière pour empècher la diffusion des impuretés–agir comme champs repulsif arrière pour empecher la recombinaison des porteurs de chargeau niveau de la face arrière.-agir comme reflecteur sur la surface arrière•les contact servant à collecter les électrons.

 MODELISATION ELECTRIQUE DE LA PHOTOPILE

Le modèle équivalent électrique de la photopile est donné par la figure4Figure 4 : Schéma électrique équivalent-La diode modélise le comportement de la photopile dans l’obscurité-Le générateur de courant modélise le courant Iph généré par un éclairement-Les deux résistances modélisent les pertes internes :-Résistance Série Rs modélisant les pertes ohmiques du matériau.-Résistance shunt Rsh : modélisant les courants parasites qui traversent la cellule